Hersteller von Komponenten für Automationsnetzwerke müssen ihre Produkte auf Industrie-4.0-Anwendungen vorbereiten. Nur dann können sie Anwender beim Aufbau leistungsstarker und zukunftssicherer Kommunikationsinfrastrukturen unterstützen. Die neuen Funktionen von Netzwerkkomponenten geben ein klares Bild, in welche Richtung dieser Weg führt.
(Bild: CLPA Europe)
Die digitale Transformation setzt Schlüsseltechnologien frei, die übergreifend alle Industrien weltweit herausfordern. Große Datenmengen werden produziert und ausgetauscht, denn Big Data Analytics und das Industrial Internet of Things (IIoT) ermöglichen es Unternehmen in verschiedenen Branchen, einen tiefgehenden Einblick in ihre Prozesse zu erhalten und effizienter zu fertigen. Zuverlässige Kommunikationsnetzwerke sind der Schlüssel für eine erfolgreiche Implementierung von Industrie 4.0-Technik mit ihren Komponenten wie dem IIoT. Das umfasst alle Komponenten und Kommunikationsknoten, die die gesamte Fabrik verbinden. Wie verändert sich die Netzwerkinfrastruktur? Welches sind wichtige neue Entwicklungen und wie gestalten sie die industrielle Kommunikation und die Netzwerkprotokolle?
Ein beliebter Trend in der industriellen Fertigung ist der Übergang von der traditionellen Feldbus- zur Ethernet-Technik. Die Hersteller von Netzwerkgeräten passen sich den veränderten Anforderungen an, da Industrial Ethernet immer mehr zum Standard für industrielle Kommunikationsnetze wird. Bedarf für einen robusten und leistungsstarken Datentransfer sowie die Notwendigkeit, Betriebs- und Informationstechnologiesysteme effizient in Fabrikinstallation integrieren zu müssen, sind einige der Hauptfaktoren hinter dem Technologiewandel. Während 2017 Industrial Ethernet die Feldbusse überholte, wobei 52 Prozent der neu installierten Knoten Ethernet waren, bleibt der Prozentsatz der Feldbusknoten hoch und hält Studien zufolge weiterhin über 40 Prozent des Marktes. Daher fördern die Gerätehersteller Ethernet, unterstützen aber weiterhin die Anwender der Feldbustechnik.
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Hersteller industrieller Kommunikationssysteme konzentrieren sich nicht nur auf bestehende Ethernet-Lösungen und -Protokolle, sondern treiben ihre Produkte auch in Richtung Offenheit und Interoperabilität voran. Der aktuelle Markt ist leicht fragmentiert, da es eine Vielzahl industrieller Kommunikationsprotokolle gibt, die nicht miteinander kommunizieren können. Das ist für zahlreiche Anwender zu einer Belastung geworden, da innerhalb einer einzigen Fabrik meist viele verschiedene Protokolle verwendet werden. Es gibt selten nur einen einzigen Lieferanten beim Neubau einer Anlage. Auch Upgrades für Komponenten und Maschinen tragen zu der Diversität von Netzwerkprotokollen bei. Um dieses Problem zu lösen und weitgehend kompatible Produkte bereitzustellen, entwickeln Hersteller von Ethernet-Infrastrukturen Kompatibilitätslösungen. Ein gutes Beispiel bietet die Kopplerserie von Hilscher. Das Ergebnis ist eine Komponente, die es ermöglicht, eine Maschine, die in einem Netz arbeitet, als konventionelle Komponente mit einem anderen Netzwerk zu verbinden. Dabei lassen sich Welten verbinden, denn mit dem Kopplermodell NT 151-CCIE-RE können Anlagenbetreiber, eine in Asien üblicherweise über CC-Link IE vernetzte Maschine einsetzen, ihre Daten aber transparent in überlagerten Profinet-Netzen abbilden, die in Europa weit verbreitet sind – und umgekehrt genauso. Ein weiteres Multiprotokollprodukt ist der vom Halbleiteranbieter Renesas entwickelte Industrial-Ethernet-IC R-IN32M3-CL. Auch diese Komponente unterstützt CC-Link IE-Field und andere Protokolle.
Das Unternehmen hat zudem einen GBit Ethernet Physical Layer (PHY) in seinem Kommunikationschip verbaut. Auf diese Weise kann der integrierte Schaltkreis von 1GBit/s-Bandbreiten profitieren und eine schnelle Kommunikation bieten. Diese Eigenschaft zielt auf eine grundlegende Anforderung zukünftiger Netzwerke ab: Der Wandel von 100MBit-Ethernet- zu GBit-Ethernet-Netzwerken, da Kommunikationskomponenten zur Unterstützung datenintensiver Lösungen immer höhere Bandbreitenanforderungen erfüllen müssen. Weitere Hersteller industrieller Netzwerklösungen, etwa Moxa, HMS, Balluff und Harting, bieten eine wachsende Zahl von GBit-Ethernet-Komponenten wie Switches, Verbinder und Medienkonverter an. Hierzu setzen die Unternehmen CC-Link IE ein, den ersten industriellen GBit-Ethernet-Standard.
Bei ihrem Übergang zu GBit-Ethernet verzichten die Gerätehersteller nicht auf ältere 100MBit-Systeme, die noch in Betrieb sind. Durch die Verwendung von CC-Link IE Field Basic, einer Variante von CC-Link IE, kann eine 100MBit-Kompatibilität ohne Modifikation der Hardware zu bestehenden Produkten hinzugefügt werden. Das Netzwerk lässt sich auf Geräten oder Mastercontrollern allein durch Software unkompliziert implementieren. Das ist der Grund, warum Hilscher seine netX-Plattform mit CC-Link IE Field Basic ausgestattet hat. Bei netX handelt es sich um eine Familie flexibler Chip-Netzwerkcontroller. Sie soll Komponentenherstellern eine Plattform bieten, auf der sie eine Reihe von Produkten mit integrierter Netzwerkfunktion für Echtzeit-Ethernet sowie für traditionelle Feldbusse aufbauen können. Benutzer können Gigabit-Kompatibilität gemäß CC-Link IE zu bestehenden Produkten ohne jegliche Modifikation der Hardware hinzufügen, indem sie die netX-Softwareplattform nutzen.
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Hersteller von Netzwerkkomponenten müssen innovative Lösungen entwickeln, um den Herausforderungen von Industrie 4.0 und dem IIoT gerecht werden. Schlüsselelemente umfassen die Echtzeitübertragung von Daten, die Vernetzung zwischen der Fertigung und der Unternehmensebene sowie die Möglichkeit der Kommunikation zwischen Netzwerken mit verschiedenen Protokollen und Bandbreiten. Um diese Aufgabe zu bewältigen, lässt sich CC-Link IE und seine Familie an Netzwerklösungen nutzen. Die Standards wurden entwickelt, um ein Ethernet-Netzwerk bereitzustellen, das offen, schnell und interoperabel ist. Derzeit sind mehr als 3.400 Unternehmen in der Nutzerorganisation CC-Link Partner Association (CLPA) tätig. Zudem ist ein umfangreicher Katalog mit zertifizierten Produkten von über 300 Herstellern verfügbar. Mit einer installierten Basis von über 22 Millionen Einheiten gehören CC-Link und CC-Link IE zu den global weit verbreiteten Netzwerkprotokollen für die Industrie.
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