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Leistungsfähige Anlagenvernetzung

Layer-3-Switching auf der Hutschiene

Für den Austausch innerhalb von Automatisierungszellen sowie die Kommunikation zwischen den Zellen kommt häufig Ethernet zum Einsatz. Die Anbindung aller Feldkomponenten und der Wunsch nach einer durchgängigen Datenübertragung in der Fabrikebene verlangen allerdings nach einer leistungsfähigen Netzwerk-Infrastruktur.

Bild: Phoenix Contact

Die Netzwerk-Performance wird dabei durch die Backbone-Switches des Automatisierungsnetzes bestimmt. Hier läuft der Datenverkehr sämtlicher Maschinen und Funktionseinheiten zusammen. Gleichzeitig koppeln die Switches das Automatisierungsnetz an das überlagerte Unternehmensnetzwerk an, was eine nahtlose Datenübertragung von der Leit- bis in die Feldebene erst möglich macht.

Mit den Gigabit Modular Switches von Phoenix Contact steht die leistungsfähige Switch-Technologie erstmals zur Verwendung auf der Hutschiene zur Verfügung. Die Datentransfer-Leistung der Geräte ist mit 20,1 Millionen Paketen pro Stunde (pps) dreimal höher als die von bisher im Schaltschrank üblichen Infrastruktur-Komponenten. In jeder Millisekunde kann der Gigabit Modular Switch mehr als 20.000 Ethernet-Pakete durchleiten und optional für jeden Port ein hochperformantes Layer-3-Switching oder Routing durchführen. Mit dem Gerät lassen sich somit Netzwerke dieser Leistungsklasse im Feld in rauer Industrieumgebung umsetzen. Ein Temperaturbereich von -20 Grad bis 55 Grad Celsius gestattet flexible Netzwerkplanung.

Bandbreite für Backbones und Unternehmens-IT

Die modulare Bauform des Switches deckt den Anschlussbedarf industrieller Applikationen flexibel ab. Zwölf Gigabit-Ports erlauben den Einsatz im Produktions-Backbone. So kann sowohl der Automatisierungs-Backbone als auch die Anbindung an das überlagerte Unternehmensnetzwerk durchgängig in Gigabit-Bandbreite sowie auf Wunsch auch redundant realisiert werden. Über bis zu vier Small Form-Factor Pluggable-Einsteckmodule (SFP) sind alle gängigen Glasfaser-Standards für Gigabit – wie 1000Base-SX, 1000Base-LX oder Longhaul – verwendbar.

Mit einer Wellenlänge von 850 Nanometern nutzt 1000Base-SX Multimode-Fasern, sodass Entfernungen bis 550 Meter überbrückt werden können. 1000Base-LX ist durch eine höhere Wellenlänge von 1300 Nanometern gekennzeichnet, weshalb die Segmentlänge in Abhängigkeit der jeweiligen Komponenten auf bis zu 20 Kilometer ausgedehnt werden kann. Über die beiden Gigabit-Glasfaser-Standards lassen sich die überlagerten Core- und Distribution-Switches der IT in der Regel auch redundant ankoppeln. Unterlagerte Automatisierungszellen können ebenfalls via Gigabit Ethernet oder Fast Ethernet in das Automatisierungsnetzwerk integriert werden.

Entsprechende Medienmodule binden die häufig verwendeten Glasfaser-Standards 100Base-FX über verschiedene Stecker an Multimode- oder Singlemode-Fasern an. Darüber hinaus ermöglichen die Medienmodule die direkte Integration des Power over Ethernet-Standards (PoE) sowie feldkonfektionierbare Lichtwellenleiter-Lösungen. Der Anwender kann die Leitungen flexibel auf der Baustelle zusammenstellen und im Fall einer Störung einfach austauschen. Die feldkonfektionierbaren Gradienten-Index-Hard-Clad-Silica-Fasern (GI-HCS) überbrücken hier erstmals Distanzen von bis zu zwei Kilometern.

IP-Adressen in Subnetzen zuordnen

Wegen der wachsenden Anzahl von IP-Adressen in einer Anlage möchten viele Anwender Automatisierungszellen in Subnetze strukturieren. Steuerungen, Feldgeräte und I/O-Module der Automatisierungszelle 1 können so beispielsweise einem Class-C-Subnetz 192.168.1.0 zugeordnet werden. Für die einzelnen Ethernet-Komponenten stehen dann bis zu 254 IP-Adressen zur Verfügung. Dies deckt den Bedarf großer Maschinen ab und eröffnet gleichzeitig Potenzial für zukünftige Erweiterungen. Die zweite Maschine erhält zum Beispiel das Subnetz 192.168.2.0. Neben der logischen Zuordnung von IP-Adressen bleiben auch Broadcasts sowie auf Layer 2 implementierte Protokolle, etwa für die schnelle I/O-Kommunikation, auf das jeweilige Subnetz beschränkt. Andere Automatisierungszellen werden nicht negativ beeinflusst.

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