Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Industrielle Netzwerke ausfallsicher gestalten

Ethernet hat sich inzwischen nachhaltig in der Industrieautomation verbreitet. Ein redundantes Netzwerk, das stärker genutzt wird, entwickelt jedoch auch größere Anforderungen: Das System sollte in der Lage sein, viele verschiedene redundante Verbindungen zu unterstützen. Moxas Turbo Chain-Technologie adressiert diese Herausforderung.

Bild: Moxa

Eines der üblichen Probleme industrieller Ethernet-Netzwerke ist das Fehlen einer Technologie, die es auf einfache Art und Weise ermöglicht, hochverfügbare Netzwerke mit komplexen redundanten Verbindungen zu schaffen. Nichtsdestotrotz werden genau diese in zahlreichen Industriebereichen unbedingt gebraucht. Anwendungen mit flächendeckenden Ethernet-Netzwerken benötigen neben Redundanz auch Topologien, die sich flexibel auch über große Entfernungen spannen lassen. Hinzu kommen Herausforderungen wie schwierige Netzwerkerweiterung oder langsame Wiederherstellungszeiten nach Ausfällen. Viele Mechanismen können die Fehlertoleranz in Ethernet-Netzwerken verbessern. Die üblichsten sind Mesh-Netzwerke, das Spanning Tree Protocol (STP), Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) und proprietäre Ringredundanz.

Hohe Verfügbarkeit durch Mesh-Netzwerke

Einfache Installation, hohe Verfügbarkeit, schnelle Wiederherstellung bei Ausfall sowie zukunftssichere Erweiterbarkeit sind wichtige Kriterien für redundante Ethernet-Industrienetzwerke. Mesh-Netzwerke sind eine zuverlässige und robuste, jedoch auch kostenintensive Lösung, da sie mit viel Verkabelungsaufwand verbunden sind. Ein Mesh-Netzwerk ist ein Netzwerk, in dem es von einem Knoten zum anderen immer mehrere Verbindungen gibt. Diese Mehrfachverbindungen bilden eine Masche (Mesh). Daten, die im Mesh-Netzwerk übertragen werden, werden so konfiguriert, dass sie automatisch den kürzesten Weg nehmen. Mesh-Netzwerke sind zuverlässig und selbstheilend: Wenn ein Knoten ausfällt, findet das Netzwerk einen alternativen Weg, um die Daten zu übertragen. In einem solchen Netzwerk ist es höchst unwahrscheinlich, dass alle Knoten gleichzeitig ausfallen.

Spanning Tree Protocol: Aufwandsarm, aber langsam

STP lebt in Netzen mit starker Vermaschung, in denen es die Auswirkungen von Knotenausfällen minimiert. Das Protokoll, im IEEE 802.1D-Standard definiert, wurde entwickelt, um Netzwerk-Schleifen oder ‚Loops‘ zu verhindern, indem das Netzwerk in eine schleifenfreie Form gebracht wird. STP nutzt einen Algorithmus, um redundante Links in einem Netzwerk zu finden und bestimmte Pfade als Backup zu nutzen, damit Looping verhindert wird. Es erzielt Linkredundanz sowie Pfadoptimierung. Obwohl STP Schleifen verhindert und Netzwerkredundanz erzielt, hat es einige Nachteile, etwa eine langsame Wiederherstellungszeit von normalerweise rund 15 Sekunden nach Erstellung des Spanning Tree – zu lange für Industrieanwendungen.

RSTP hat eine etwas bessere Wiederherstellungszeit als STP, bleibt aber immer noch ungeeignet für betriebskritische Anwendungen: Um die langsame Konvergenz von STP zu überwinden, hat die IEEE den IEEE 802.1W-Standard verabschiedet, um STP zu verbessern. Die Wiederherstellungszeit hat sich dadurch auf eine Sekunde verkürzt. Für Echtzeit- oder betriebskritische Industrieanwendungen wie in der Fertigungssteuerung ist dies jedoch immer noch ungeeignet – hier muss die Wiederherstellung in unter 100 Millisekunden erfolgen, um die Zuverlässigkeit des Netzwerks garantieren zu können. STP und RSTP sind offene Standards, die in vielen Managed Ethernet Switches für Office-Netzwerke zum Einsatz kommen. In industriellen Steuerungsnetzwerken kann eine Sekunde Kommunikationsverlust jedoch bereits ernsthafte Probleme erzeugen. Die Fabrikautomation erfordert typischerweise den Einsatz von Maschinen, die wesentlich kürzere Ausfallzeiten erfordern, um sicheren Betrieb und präzise Prozessüberwachung zu garantieren und kostenintensive Systemausfälle zu verhindern.


Das könnte Sie auch interessieren:

Während im Gastgewerbe und im Handel im Februar wieder mehr Menschen in Kurzarbeit waren, ist der Anteil in der Industrie erneut zurückgegangen. Insgesamt wird die Zahl der in Kurzarbeit Beschäftigten im Februar auf 2,8 Millionen Menschen geschätzt.‣ weiterlesen

Der Aufsichtsrat von D.velop hat den bisherigen Vorstand Mario Dönnebrink als neuen Vorstandsvorsitzenden bestätigt.‣ weiterlesen

Zum Jahresende 2020 hat MES-Hersteller Cosmino aus Nürnberg das Funktionsmodul PreventiveAction weiterentwickelt. Das Modul soll durch das Einplanen und Erfassen der Wartungs- oder Reinigungsaktivität im MES sicherstellen, dass diese tatsächlich und regelmäßig stattfinden.‣ weiterlesen

Auf der Suche nach einer Fernzugriffslösung stieß Hansa Klimasysteme auf das Ixon-Portfolio. Überzeugt durch dessen Bedienung, wurde das ursprünglich angedachte Remote-System als weitreichendes Monitoring- und Visualisierungs-Paket umgesetzt - zum Vorteil der Kunden.‣ weiterlesen

MES-Anbieter und Dürr-Tochter iTAC Software hat das Instandhaltungsmodul Maintenance Manager angekündigt. Der digitale Wartungsmanager ist für Arbeitsplatzrechner und mobile Geräte wie Tablets verfügbar.‣ weiterlesen

Individuelle Anpassungen im ERP-System sind normal, doch sie können den Upgrade-Prozess verzögern. Die Heyligenstaedt Werkzeugmaschinen GmbH tritt diesem Problem mit den dynamischen Attributen und den QuickViews der Asseco-Lösung APplus entgegen.‣ weiterlesen

Bei KSB setzt man seit etwa einem Jahr auf ein Pick-by-light-System von Microsyst, was den Workflow an den Montagearbeitsplätzen effizienter gestaltet hat.‣ weiterlesen

Maschinen in der Produktion werden zunehmend schlauer. Eine von Reichelt Elektronik in Auftrag gegebene Umfrage zeigt, dass sich Predictive Maintenance in der deutschen Industrie etabliert.‣ weiterlesen

177 Ökonomen haben Ifo und FAZ im Rahmen des Ökonomenpanel zur aktuellen Corona-Wirtschaftspolitik der Bundesregierung befragt. Kurz vor der nächsten Ministerpräsidenten-Konferenz zeigt sich ein Großteil der Teilnehmer unzufrieden.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige