Netzwerktechnik

Höhere Verfügbarkeit und Performance

Telefonie via Voice-over-IP, WLAN-Kommunikation in separierten Netzen – auch im Freien – und Zugangskontrolle per RFID: Mit industrietauglichen Netzkomponenten aus dem eigenen Haus modernisiert Siemens Haguenau die Produktion sowie die Büroumgebung. Die standortweit durchgängige Lösung macht es einfach, die vielfältigen Aufgaben flexibel, performant und wirtschaftlich zu erfüllen.

Bild: Siemens AG

Im französischen Haguenau fertigt Siemens Feldgeräte der Sitrans-Familien, zum Beispiel Stellungsregler, Druck- und Temperaturtransmitter, sowie Gasanalysatoren und Laserspektrometer für den Weltmarkt. Im Jahr 2010 wurde das Werk wesentlich erweitert. Charakteristisch für die Fertigung eines sehr variantenreichen Produktspektrums in kleinsten bis mittleren Stückzahlen sind häufige Veränderungen im Portfolio, und damit auch an den Fertigungslinien beziehungsweise Arbeitsplätzen. Ein bis zwei umfangreichere Umstellungen im Jahr sind keine Seltenheit. Um die Produktion samt IT-Technologie einfach umgruppieren und verlagern zu können, wird eine flexible Netzwerkstruktur benötigt. Leistungsfähige, störungsfreie Vernetzung ist in einer zeitgemäßen Produktion unumgänglich: Via Netzwerk werden einerseits Arbeitsaufträge für Linien- und Maschinensteuerungen sowie Arbeitsanweisungen für die Werker übertragen und nachverfolgt. Andererseits werden die Fertigungsstände laufend zurück an zentrale Datenserver gegeben. Hinzu kommen mehrere hundert Teilnehmer (PCs und Telefone) auf der Büroebene.

Dreischichtige Netzwerkarchitektur

Das Netzwerk dafür ist dreischichtig und modular aufgebaut. Herzstück sind zwei über Router und Firewalls ins überlagerte Siemens-Netz integrierte Core-Switches. Unterlagert sind mehrere sogenannte Konzentrator-Switches im Werk. Diese zwei Ebenen bilden einen durchgängigen 10-Gigabit-Backbone über redundante Lichtwellenleiter. Ebenfalls per Lichtwellenleiter sind daran weitere Switches in der Nähe der Produktionslinien beziehungsweise Bürobereiche angeschlossen. Diese binden durchgängig mit einem Gigabit pro Sekunde teils direkt, teils über Patch-Felder die zu logischen Einheiten gruppierten Teilnehmer im Feld an. Damit lassen sich ganze Subnetze schnell und einfach umstrukturieren und Umstellungen flexibel vornehmen. Geplant, umgesetzt und auch gewartet werden die Produktions- und die dazu gehörende Bürowelt betreffende Netzwerk-Projekte von der lokalen IT-Abteilung am Standort. Zur Unterstützung standen die Netzwerkexperten des Siemens-Geschäftsbereichs Industrial Communication & Identification zur Verfügung. Sie berieten bei der Auswahl und Anwendung der geeigneten Scalance-Geräte und bei der anstehenden Planung der WLAN-Topologie. Dabei brachten sie ihre langjährige Erfahrung und Kompetenz im Bereich industrieller Netzwerke in das Projekt ein.

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Siemens testet Performance und Usability der eigenen Geräte im Werk Haguenau im Dauereinsatz – hier den ‚managed‘ Switch Scalance XR324-12M. Bild: Siemens AG

Netzwerk-Komponenten aus dem eigenen Haus

Im Siemens-Werk Haguenau setzt man bewährte Produkte aus dem eigenen Haus ein. Ein weiterer Vorteil ist dabei auch, dass die Usability und Performance der eigenen Geräte im Dauereinsatz erprobt werden können. Dies gilt auch für industrietaugliche Netzwerk-Komponenten aus der Scalance-Familie – ganz konkret für ‚managed‘ Switches Scalance XR324-12M. Die 19-Zoll-Rack-Switches mit 24 Ports haben sich in kurzer Zeit als neuer Standard im Werk etabliert. Derzeit sind knapp 20 dieser Geräte im Einsatz, überwiegend im anspruchsvolleren Produktionsumfeld, aber auch auf der Büroebene. Mittelfristiges Ziel ist ein durchgängiger Standard. Hauptaufgabe in der Produktion ist die Anbindung von Clients (Steuerungen, PCs) an Maschinen und Arbeitsplätzen. Die modularen Switches können mit Steckmodulen für elektrische und optische Übertragungsmedien bestückt werden und sind so auch in bestehende heterogene Netzwerke einfach zu integrieren. Auch was Schnittstellen und Protokolle angeht, sind die Scalance-Geräte flexibel. Für den Einsatz in der Industrie konzipiert, unterstützen sie alle im Produktionsumfeld etablierten Kommunikations-Standards wie (Industrial) Ethernet oder Profinet. Damit ließen und lassen sich die Anforderungen in der Produktion wie im Büroumfeld schnell und einfach erfüllen.

Einfache Inbetriebnahme der Scalance-Switches

Auf eine Geräteredundanz der Scalance-Switches auf der Feldebene wurde in Haguenau verzichtet, da deren individuelle Konfiguration automatisch auf ein Wechselmedium (C-Plug) gesichert wird, das sich einfach umstecken lässt. Das erfordert keine speziellen IT-Kenntnisse und reduziert den Zeitaufwand für einen eventuellen Switch-Austausch in der Produktionshalle deutlich. Die bisher eingesetzten Geräte mussten zuerst von einem IT-Techniker für die jeweilige Anwendung vorkonfiguriert werden, was zwangsläufig immer längere Stillstandszeiten bedeutete. „Mit unseren Geräten sind wir diesbezüglich auf der sicheren Seite und können die geforderte Wiederanlaufzeit von unter einer Stunde ab Störmeldungseingang auch während der Nachtbereitschaft einhalten“, sagt Gabriel Eschenbrenner, der verantwortliche Network Engineer Information Technology. „Das Handling der hauseigenen Switches ist generell sehr einfach und komfortabel. Damit lassen sich alle Funktionalitäten ohne langwierige Schulung und Einarbeitung zügig umsetzen“. Dies hat sich auch bei der Voice-over-IP-Einbindung bestätigt.

Um die Ausfallmöglichkeiten noch weiter zu reduzieren und die Verfügbarkeit abermals zu verbessern, wird in Kürze die Backbone-Ebene – das heißt die der Feldebene übergeordneten Ebene – redundant ausgeführt. Dazu wird in einem zweiten Serverraum ein Rack-Switch Scalance XR552-12M installiert und die existierenden Core-Switches im ersten Serverraum Eins zu Eins ‚gespiegelt‘. Darüber hinaus werden auch alle unterlagerten Subnetze in der Produktion separat mit Firewalls Scalance S612 abgesichert und der Zugriff auf die Datenserver reglementiert. So ist man auch in Bezug auf die IT-Security für die Zukunft gerüstet: Die Auswirkung eventueller Fehler oder gar Attacken sind dann noch stärker begrenzt.

Didier Mayer (r.) und Gabriel Eschenbrenner (l.) von der lokalen IT im Werk Haguenau sind mit dem Handling der Netzwerkkomponenten zufrieden. Bild: Siemens AG

Zukünftig auch IWLANKomponenten im Einsatz

Bereits geplant ist zudem der Einsatz von Funk-Technologie im Innen- und Außenbereich, wofür die für raue Einsatzbedingungen konzipierten und auch in Schutzart IP65 verfügbaren Industrial-Wireless-LAN-(IWLAN-) Komponenten Scalance W prädestiniert sind. So zum Beispiel im Verpackungslager, wo je nach Jahreszeit hohe oder niedrige Temperaturen herrschen, die für herkömmliche Büro-Geräte eine Herausforderung darstellen. In Summe sollen werksweit 25 Access Points Scalance W786/W788 installiert werden und mobile Netzwerk-Teilnehmer wie Handheld-Lesegeräte (Scanner) sowie Drucker anbinden. Eine weitere Anwendung ist ein vom Siemens-Netz getrenntes Gast-WLAN. Den Zugriff auf die Access Points regeln dann zwei redundante Industrial-Wireless-LAN-Controller Scalance WLC711 in der besonders kompakten und robusten Aufbautechnik des Simatic IPC427 (‚Microbox-PC‘). Die Voice-over-IP-Telefonie ist in einem VLAN-Netz konfiguriert. Rund 250 Telefone kommunizieren darin über die Scalance-Switches. Die Daten- und Sprachpakete laufen über den gleichen Port, die Trennung zwischen Sprache und Daten erfolgt über das Tagging der Datenpakete. Die Telefone schleifen die Netzwerkverbindung durch, so dass daran weitere Teilnehmer angeschlossen werden können, was die benötigte Portanzahl und somit die Kosten reduziert. Alles in allem umfasst das Netzwerk rund 3.000 Ports.

Datum:3. Juni 2016

Autoren:

Themen: Hardware und Infrastruktur, Industrielle IT

Schlagwörter: Netzwerkmanagement, Netzwerktechnik, Radiofrequenzidentifikation (RFID), Voice-over-IP, WLAN-Netze

Webseite: www.siemens.de/simatic-net

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