Produktions- und Office-Netzwerke wachsen in global agierenden Unternehmen immer mehr zusammen. Um ein gemeinsames Netzwerk von der Feldebene bis zum Übergabepunkt zum World Wide Web zu erreichen, müssen bei der Anbindung des Industrial Backbones an den Core die Anforderungen beider Welten berücksichtigt werden. Mit leistungsstarken Industrial Ethernet Switches, die über Automatisierungs- und IT-Mechanismen verfügen, lässt sich das Ziel ‘ein Kabel für alles’ erreichen.
Bild: Siemens AG
So gut wie alle Unternehmen greifen beim Netzwerk auf Ethernet nach dem Standard 802.3 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) zurück. Die Vorteile von Ethernet, wie beispielsweise ein offener Standard, weltweite Verbreitung, hohe Datenrate und vor allem die Anbindung an das Internet, sprechen für diese Kommunikationstechnologie. Im privaten Bereich zeigt sich Ethernet als ideales Medium für die Heimvernetzung – von der reinen Anbindung von Personal Computern an das Internet bis hin zu immer komplexeren Anwendungen mit intelligenten Fernsehangeboten (Smart TVs), Videos aus dem Internet (Video on Demand), Voice over IP (VoIP) oder mobilem Datenaustausch über Smartphones und Tablet-PCs. Ein immer schneller wachsendes, globales Datennetzwerk und immer größer werdende Datenvolumina, sowohl in drahtgebundenen Netzwerken bis zu 100 Gigabit Übertragungsvolumen pro Sekunde als auch in drahtlosen Netzen, die mit dem WLAN-Standard IEEE802.11ac bis zu einem Gigabit pro Sekunde übermitteln, schaffen die Voraussetzung für höhere Mobilität, mehr Informationsaustausch und schnellere Markteinführungszeiten. Insbesondere international agierende Konzerne nutzen dies, um sich vom Wettbewerb abzusetzen.
Durchgänge im Unternehmensnetz kommunizieren
Der technologische Fortschritt, die weltweite Akzeptanz und global gültige Standards im Privat- und Bürobereich führen dazu, dass Ethernet immer mehr in der Industrie Einzug hält. Wurde bis vor einigen Jahren das Industrienetzwerk meist strikt vom Office-Netzwerk getrennt, verschwimmen die Grenzen heute zunehmend. Wobei in der Planung und Ausführung der Infrastrukturen deutliche Unterschiede zu beachten sind. Während im Office-Netzwerk die Authentizität der Daten über allem steht, um das gesamte Unternehmensnetzwerk vor unerlaubtem Zugriff − etwa zur Industriespionage − zu schützen und nicht durch Hacker-Angriffe lahmgelegt zu werden, müssen beim Produktionsnetzwerk die Integrität der Daten, funktionale Sicherheit oder Safety sowie die Deterministik beachtet werden. Mit der Übertragung von Produktionsdaten zwischen Fertigung und industriellem Rechenzentrum am Standort oder unternehmensübergreifendem Rechenzentrum, beispielsweise zur Datensicherung, werden hohe Bandbreiten gefordert. Big Data oder Cloud Computing sind nur zwei Stichworte, die an dieser Stelle genannt seien. Weiterhin wird eine durchgängige, vertikale Kommunikation von der Feldebene bis zur ERP-Ebene, auf der das Enterprise Resource Planning-System agiert, immer wichtiger. Um den Anwendern der Office- und Industrie-IT ein gemeinsames Netzwerk zur Verfügung zu stellen, lassen sich an den Verbindungsstellen der Infrastrukturen Ethernet-Switches wie der Scalance XR-500 von Siemens einsetzen. Diese leistungsstark ausgelegten Ethernet-Switches können als Übergangskomponenten sowohl die Anforderungen an einen Office-Switch als auch die besonderen Herausforderungen an industrielle Geräte erfüllen.
Ethernet-Komponenten in der Industrie
Der Technologiekonzern Siemens kommt aus der Automatisierungswelt und kennt die Anforderungen industrieller Applikationen hinsichtlich Deterministik, zyklischem Datenverkehr, Motion Control und funktionaler Sicherheit. Um diese Anforderungen in einem ethernetbasierten Netzwerk zu erfüllen, startete das Unternehmen mit Doppelhauptsitz in Berlin und München bereits Mitte der 80er-Jahre mit dem Sinec-H1-Bus in die Welt der ethernetbasierten Kommunikation (Yellow-Cable). Sinec H1 ist ein Kommunikationsnetz für den Zellenbereich in Basisbandübertragungstechnik gemäß IEEE 802.3 mit dem Zugriffsverfahren CSMA/CD sowie mit Vernetzung über Triaxial-Busleitung (H1) und Punkt-zu-Punkt über Lichtwellenleiter und Sternkoppler (H1FO). Heute dienen Industrial Ethernet Switches der Scalance-X-Produktfamilie in verschiedenen Leistungsklassen mit einer Bandbreite von bis zu zehn Gigabit pro Sekunde dem zuverlässigen und robusten Netzwerkbetrieb in der Automatisierungslandschaft.
Die Switches Scalance XR-500 von Siemens verbinden das Produktions- mit dem Office-Netzwerk und ermöglichen die strukturierte Anbindung der einzelnen Hallenaggregationsnetzwerke im Sinn einer Shop Floor-Aggregation. Bild: Siemens AG
Industrial Backbone als Schnittstelle
Laut einer Studie der ARC Advisory Group aus dem Jahr 2013 kommunizieren 30,3 Prozent aller weltweit mit Industrial Ethernet vernetzen Maschinen und Anlagen über Profinet. Basierend auf dem Standard-Ethernet nach IEEE802.3 ist Profinet mit einer Reihe von Vorteilen hinsichtlich Flexibilität, Effizienz und Performance eine bewährte Plattform für die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten innerhalb der Automatisierungszelle. Die Ethernet Switches fassen die einzelnen Automatisierungszellen in einem Industrial Backbone zusammen und binden sie über eine bestehende Firewall-Hardware an den Kern des Unternehmensnetzwerks an. IT-Administratoren können so den Datenfluss industriell genutzter Informationen am Unternehmens- beziehungsweise Produktionsstandort überwachen und verifizieren. Gibt es mehrere Automatisierungszellen je Fertigungshalle, werden diese noch mal in einem Hallennetzwerk im Sinn einer Shop Floor-Aggregation strukturiert. Bei der Entwicklung der Technologie lässt sich Siemens von den Anforderungen leiten, die industrielle Anwender an Verbindungen zwischen Industrial Backbone und Office-Netzwerk stellen. So liegen die Reaktionszeiten für den Servicefall im Industrienetzwerk wesentlich niedriger.
Das Outsourcing eines industriellen Netzes wird somit zumindest risikoreicher. Um eine schnelle Reparatur und Wiederinbetriebnahme zu realisieren, werden die Komponenten des Industrial Backbones häufig im industriellen Umfeld platziert, zum Beispiel in den Fertigungshallen. Zusätzlich zu passenden Software-Features aus der Automatisierung, wie der Profinet-Funktionalität und IT-Merkmalen wie einer hohen Bandbreite, muss die Hardware industrietauglich sein. Der Backbone sollte den Betrieb in einem weiten Temperaturbereich erlauben, die passende Schutzart sowie eine redundante Spannungseinspeisung mitbringen. Zusätzlich kommt es auch darauf an, dass die Leitungen und Stecker dem rauen Industrieumfeld standhalten. Die Switches der Siemens-Produktfamilie lassen sich außerdem im laufenden Betrieb austauschen, um die Instandhaltung zu erleichtern. Für die Zukunftssicherheit der Infrastruktur-Investition verspricht der Hersteller, Ersatzteile für seine Scalance-Produkte zehn Jahre vorzuhalten.
Switches im Industrial Backbone
In vielen Industrieunternehmen wird die Datentrennung zwischen Office- und Industrienetzwerk schon bald der Vergangenheit angehören. Bei dieser Verknüpfung sollten Anwender jedoch die speziellen Anforderungen in denjenigen Bereichen berücksichtigen, die individuelle Lösungen benötigen. Daten, die ausschließlich für das Industrienetz relevant sind, sollten nicht in das Office-Netzwerk gelangen. Der Industrial Ethernet-Switch soll für den performanten und komfortablen Übergang zwischen Produktions- und Office-Netzwerk sorgen. Bandbreiten von bis zu zehn Gigabit pro Sekunde, wichtige industrielle Zulassungen und viele von der Industrie geforderte Hardware-Eigenschaften sprechen für einen zuverlässigen Einsatz im Rückgrat der IT eines Produktionsstandortes. Zu den standardisierten Office-Features, die unter anderem die Administratoren der IT-Abteilung unterstützen, liefern die Switches von Siemens automatisierungsrelevante Merkmale wie das Industrial-Ethernet-Protokoll Profinet.
Merkmale der Produktreihe Scalance XR-500
Die Industrial Ethernet Switches Scalance XR-500 bieten mit ihrem modularen Aufbau bis zu 52 Ports – wahlweise elektrisch und optisch gemischt – und bis zu vier Zehn-Gigabit-Ports zum Anschluss an den Core.Bild: Siemens AG
Flexibilität bei Netzwerkerweiterungen und Umrüstung durch Modularität
Elektrische oder optische Vernetzung über Comboports (Scalance XR524-8C/XR526-8C) im laufenden Betrieb
Überschaubare Lagerhaltungskosten für verschiedene Gerätetypen durch ihren modularen Aufbau
Nachrüsten der Layer-3-Funktionen mittels Key-Plug ohne Tausch der Hardware
Hohe Verfügbarkeit durch redundante Spannungsversorgung, Wechselmedium C-Plug und Redundanzfunktionen
Varianten mit unterschiedlicher (AC/DC) und wahlweise redundanter Spannungsversorgung erhältlich
Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu zehn Gigabit pro Sekunde
Flexible Anschlussmöglichkeiten für unterschiedliche Übertragungsmedien bei den modularen Switches Scalance XR528 und XR552
Mittelständische Unternehmen investieren selbst in schwierigen Zeiten in Microsoft-Technologien, weil sie überzeugt sind, dass ihre Mitarbeiterproduktivität steigt und sich ihre Kostenstruktur bessert. Microsoft hat mit dem Microsoft-Partner-Network ein Netzwerk aufgebaut, das ein Forum für den Aufbau von Partnerschaften, Zugang zu Ressourcen und einen Rahmen für Dialoge und Kooperationen bietet. Für unsere Leser gibt die Microsoft-Partnerübersicht in Ausgabe Juli/August der IT&Production Tipps für die Suche nach einer geeigneten Branchen- oder Speziallösung im Bereich des produzierenden Gewerbes.
Auf der Suche nach Innovation, nach neuen Lösungen und der Abgrenzung zum Mitbewerb vernetzen sich zunehmend mehr Unternehmen mit externen Experten und Partnern. SAP hat mit dem SAP-Ecosystem ein Netzwerk aufgebaut, das ein Forum für den Aufbau von Partnerschaften, Zugang zu Ressourcen und einen Rahmen für Dialoge und Kooperationen bietet. In der Maiausgabe der Fachzeitschrift IT&Production erhalten unsere Leser einen aktuellen Überblick zum SAP-Ecosystem im Bereich des produzierenden Gewerbes.
Anbieter & Produkte
Kundenwunsch im Fokus: Varianten-Management auf Next Level
becosEPS – Enterprise Planning System
Der Mittelstand ist Deutschlands Innovations- und Wirtschaftsmotor
Weltweit führende APS-Technologie für alle industriellen Anforderungen
Was erwartet produzierende Unternehmen, wenn sie die Digitalisierung von Kundenschnittstellen angehen?
Voith transformiert interne Prozesse mit der qualifizierten elektronischen Signatur von DocuSign
Die Evolution und Zukunft von Wearables
COSCOM – Digitalisierung im Shopfloor: Strukturierte Fertigungsdaten vom ERP bis an die Maschine
Whitepaper
Was bedeutet Agilität in der Fertigungsindustrie und warum ist sie so wichtig?
Synchronisierung aller Prozesse - verbessert die Gesamteffizienz in jedem Produktionsunternehmen
So viel können Sie durch ein MES sparen – eine Kosten-Nutzen-Analyse
Kunden binden statt verlieren: So funktionieren smarte Ticketingsysteme.
Wo geht die Reise hin? SAP Service Lösungen im Wandel
Videos
Erfolgreiche Asprova APS Einführung bei Panasonic, Hersteller von Komponenten für Autoelektronik
Von Excel zum Optimum: orchestrierendes End-to-End Produktionsplanungssystem
CX und Werkzeugfertigung: 360° digitaler, sichtbarer, erfolgreicher
Smart Factory Cloud Services
Erfolgreiche Asprova APS Einführung bei Kontio, finnischer Hersteller von Blockhäusern
Um alle Potenziale eines MES umfassend ausnutzen zu können, beleuchten unsere Autoren in der Serie von MES Wissen Kompakt die erfolgskritischen Faktoren, um Fertigungsunternehmen präventiv zu steuern. Darüber hinaus präsentiert MES Wissen Kompakt ein breites Spektrum an Firmenportraits, Produkt- neuheiten und Dienst- leistungen im MES-Umfeld.
Ein Unternehmen, das sich mit der Auswahl eines ERP- Systems befasst, muss sich gleichsam mit einem viel- schichtigen Software-Markt und unklaren Interessen- lagen an interne Abwick- lungsprozesse auseinander- setzen. Guter Rat bei der Investitionsentscheidung ist teuer. ERP/CRM Wissen Kompakt unterstützt Sie bei der gezielten Investition in die IT-Infrastruktur.
Immer mehr Anbieter von Maschinen, Automatisierungstechnik und Industriesoftware integrieren künstliche Intelligenz in ihre Produkte. Das ganze Potenzial spielen selbstlernende Systeme aber erst aus, wenn sie passgenau auf ihren Einsatz in Fertigung und Büro zugeschnitten wurden. Über beide Möglichkeiten, als Fertiger die Vorzüge von industrieller KI zu nutzen, geht es im regelmäßig aktualisierten Themenheft Künstliche Intelligenz.
Das Internet of Things verändert Produktwelten und die Vernetzung in der Fertigung gleichermaßen. Entstehende Ökosysteme laden zur einer neuen Form der Zusammenarbeit ein. Die Spezialausgabe IoT Wissen Kompakt informiert über die Technologie, Projektierung und Anbieter für die eigene Applikation, in- und außerhalb der Fabrik.
