Warum Industrial Ethernet? - Teil 2

Industrial Ethernet in der Industriellen Kommunikation

Industrial Ethernet stellt in der industriellen Kommunikation einen Meilenstein bei der Automatisierung von Produktions- und Fertigungsprozessen und Gebäudeautomation dar. Doch was ist Industrial Ethernet und was versprechen sich immer mehr Firmen weltweit von dieser Technologie?

Was ist Industrial Ethernet?

Mit dem Begriff Ethernet können die meisten Menschen bis heute noch nicht so viel anfangen. Dieser Begriff taucht häufig im Zusammenhang mit den sogenannten „Smart Homes“ auf. Ethernet ist das Netzwerk, über das alle Aktoren innerhalb des Smart Homes miteinander kommunizieren. Wenn man das Smart Home – das „denkende Haus“ - als Körper betrachten würde, so würde Ethernet den Nerven und den Adern entsprechen, durch die die Informationen aus dem Gehirn an die einzelnen Körperteile – die Aktoren – weitergeleitet werden. Gleich mehr dazu, warum diese Metapher allerdings nicht hundertprozentig korrekt ist.

Industrial Ethernet stellt eine Anpassung von Ethernet Technologie für Produktionsprozesse dar. Es beschleunigt die Kommunikation und Synchronisation der am Prozess beteiligten Aktoren.
Das leitet direkt weiter zu der Frage:

Wie funktioniert Industrial Ethernet?

Ethernet basiert auf dem „Master-Slave“ Prinzip: Die Aktoren des Prozesses steuernden Module sind die Slaves. Diese sind über eine Sammelleitung mit einem Master verbunden, der also eine Art Zentralsteuerung einer Gruppe von Slaves darstellt. Und hier kommt nun der Punkt, warum die „Gehirnmetapher“ (siehe oben) nicht hundertprozentig stimmt: Falls es die Effizienz des Systems erhöht, so können auch die einzelnen Slaves untereinander kommunizieren. Das wäre also so, als wenn der kleine Finger der rechten Hand dem kleinen Zeh des linken Fußes ohne Umweg über das Gehirn eine Botschaft zu kommen lassen könnte. Dies dient der Entlastung der Zentralsteuerung, was denn allgemeinen Energieverbrauch senken kann und soll.

Was kann Industrial Ethernet?

Produktions- und Fertigungsprozesse werden immer komplexer und vielschichtiger. Dementsprechend steigen auch die Anforderungen an die Steuerung dieser Prozesse. Feldbussysteme, die noch vor 20 Jahren im Bereich des High Tech anzusiedeln waren, halten dort schon lang nicht mehr mit.

Hier kommt eine der Besonderheiten von Ethernet und besonders Industrial Ethernet zu tragen: Das so genannte Echtzeit Ethernet, auch Fast Ethernet genannt, überträgt Daten mit 100MBit/s. Eine vertikale Systemstrukturierung ermöglicht außerdem die Kommunikation zwischen mehreren Systemkomponenten ohne das Risiko von Datenkollision. Die Zykluszeiten der Synchronisation des Systems spielen sich im Mikrosekundenbereich ab.

Außerdem sind die einzelnen Module des Industrial Ethernet Netzes relativ schnell neu zu programmieren, was die Neukombination der Netzwerkkomponenten nach dem Baukastenprinzip ermöglicht. Eine solch hohe Flexibilität ist sonst bei kaum einem industriellen Kommunikationssystem zu finden.

Welche Vorteile bietet Industrial Ethernet?

Durch die immer rasanter verlaufende Globalisierung arbeiten immer mehr Firmen an der Optimierung und Effizienzsteigerung ihres Betriebs. Das bedeutet, dass sie das Verhältnis von Herstellungskosten und – aufwand zum fertigen Produkt verbessern wollen.
Kommerzielle Anwender können folgende Vorteile erwarten:

  • Die Einsparung durch weniger „Verschnitt“ durch präzisere Steuerung von Produktionsprozessen. Vor allem Dosierungsprozesse können damit erheblich an Effizienz gewinnen.
  • Das Einsparen von Primärenergie durch eine allgemeine Entlastung der Zentralsteuerung. Dadurch sinken nicht nur die Stromkosten, auch Kosten für die seit einiger Zeit zu kaufenden CO2-Zertifikate können auf diese Weise besser ausgenutzt werden.
  • Die hohe Flexibilität von Ethernetsystemen schafft die Möglichkeit einer kurz- bis mittelfristigen Planbarkeit gegenüber den bisherigen Planungszeiten. Die dadurch entstehende Verbesserung der MöglichkeitIm Zusammenhang damit können auch die Stillstandzeiten der Betriebsanlagen verringert werden.

Aber auch der Kunde hat einen Vorteil von Industrial Ethernet:

  • Durch die Möglichkeiten zur ständigen Überwachung von Messwerten und Toleranzen kann die Qualität von Produkten insgesamt verbessert werden.

Die Installation:

Die Installation unterschiedlicher Ethernetsysteme erfolgt einheitlich. Die Feldkomponenten aller Ethernetanbieter sind miteinander kompatibel. Dies kann der Anwender mit Hilfe eines dafür vorgesehenen Zertifikats überprüfen.

Ein einmal installiertes Ethernetsystem bietet beim Ausfall einer Datenleitung außerdem redundante Übertragungswege, sodass der laufende Betrieb nicht bzw. kaum merklich behindert wird. Weitere Vorteile bei Installation und Wartung von Industrial Ethernet sind die Folgenden:

  • Erhebliche Minderung des Installationsaufwandes, da nur noch ein Kabel verlegt wird.
  • Die im gesamten System gesammelten Informationen können bei entsprechender Programmierung überall abgerufen werden.
  • Die Behebung von Fehlern ist gegenüber anderen, älteren Systemen erleichtert und zeitlich verkürzt.
  • Die Schulung von Installations- als auch Wartungspersonal ist weniger zeit- und kostenintensiv.
  • Es gibt einheitliche Konfigurationstools, zum Beispiel die sogenannten „Sniffer“, zur Wartung, Überprüfung und Reparatur aller Ethernetsysteme.

Langfristige Kosten

Um die langfristigen Kosten für die Anwender möglichst gering zu halten, haben die großen Ethernetanbieter vor einigen Jahren eine Initiative zur Schaffung einheitlicher Wartungstools ins Leben gerufen. Ein internationales Zertifikat garantiert die Kompatibilität der verschiedenen Feldkomponenten.

Die 3 verbreitetsten, konkreten Verfahren bei der Wartung heißen:

  1. Field Device Control (FDC)
  2. Tool Calling interface (TCI)
  3. Electronic Device Description Language (EDDL)