Warum industrielles Ethernet? Industrielle Ethernet-Kommunikation Warum industrielles Ethernet? Unterschiede Office Ethernet - Industrial Ethernet Industrielle Spezifikationen Topologie und Redundanz Wettbewerbssituation Branchen Strukturierte Verkabelung Warum Hirschmann?
Warum industrielles Ethernet? Ethernet ist in EDV-Systemen heute die meist verbreitete Kommunikationstechnologie. In der Büroumgebung hat sich Ethernet als Standardtechnik durchgesetzt. Ethernet bietet die Übertragung auf unterschiedlichen Medien wie Kupfer, Glasfaser oder auch Wireless. Die Datenübertragungsraten reichen von 10 Mbit/s, 100 Mbit/s über 1 Gigabit/s bis zu 10 Gigabit/s. Diese Technologie gewinnt immer mehr Bedeutung in der industriellen Automatisierung. Neben den Vorteilen einer standardisierten Kommunikation ergibt sich eine nahtlose Infrastruktur, die vom Büro bis zur Maschine bzw. zum Sensor reicht. Damit stehen Prozess- und Fertigungsdaten nicht nur auf der Feldebene zur Verfügung, sondern gehen nahtlos in bereichsübergreifende Datenerfassungssysteme ein.
Beispiel Netzwerk-Hierarchie ERP: Enterprise Resource Planning SCADA: Supervisory control and data acquisition DCS: Distributed Control Systems PLC: Programmable Logic Controller Ebene 1: Unternehmensebene Ebene 2: Leitebene Ebene 3: Steuerungsebene Ebene 4: Feldebene
Warum industrielles Ethernet? Die auf dem Markt befindlichen Feldbusse arbeiten mit unterschiedlichen physikalischen Übertragungsarten. Deshalb sind busspezifische Infrastrukturkomponenten notwendig, und die Anbindung an übergeordnete Netzwerke erfordert Gateways. Ethernet bietet eine dramatische Steigerung der Bandbreite im Vergleich zu Feldbussen (Beispiel: Profibus DP bis 12 Mbit/s - Ethernet bis 1(10) Gigabit/s). Ethernet ermöglicht vertikale Integration. Ethernet ist ein offenes Protokoll. Die meisten Feldbus-Hersteller haben eigene Protokolle entwickelt, die auf Standard Ethernet aufsetzen: Modbus/TCP, EtherNet/IP, ProfiNet, FF HSE, Powerlink.
Industrial Ethernet die Technologie der Steuerungsebene Migrationspfad: 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1000 Mbit/s,... Ständig weitergehende Entwicklung Große Anzahl Anbieter auf dem Markt Zukunftssichere Technologie Geringe Nachfolgekosten Low Total Cost of Ownership (TCoO) Ferndiagnose übers Internet/Intranet Vorausschauende Diagnose durch Management Software, z.b. SNMP oder OPC
Ethernet im Büro - Ethernet in der Industrie Sowohl in der Industrie als auch im Office werden derselbe Ethernet- Standard eingesetzt. Die Anforderungen an die Netzprodukte unterscheiden sich erheblich. Im industriellen Alltag müssen Netze unter extremen Bedingungen, wie elektromagnetischen Störfeldern, hohen Betriebstemperaturen und mechanischen Beanspruchungen, zuverlässig arbeiten. Büro Installation Feste Grundinstallation im Gebäude Variabler Geräteanschluss an Standardarbeitsplätzen Überwiegend sternförmige Verkabelung Daten Grosse Datenpakete Mittlere Netzverfügbarkeit Hauptsächlich azyklische Übertragung Kein Echtzeitverhalten notwendig Umwelt Normaler Temperaturbereich Wenig Staub, Feuchtigkeit und Erschütterungen Kaum mechanische oder chemische Belastung Geringe EMV-Belastung Industrie Anlagenabhängige Verkabelung und Kabelführung Feldkonfektionierbare Steckverbinder bis IP67 Redundante Verkabelung, häufig Ringstrukturen Kleine Datenpakete Sehr hohe Netzverfügbarkeit Hauptsächlich zyklische Übertragung Echzeitverhalten notwendig Erweiterter Temperaturbereich Staub, Feuchtigkeit und Erschütterungen möglich Gefahr durch mechanische Beschädigung oder chemische Belastung Hohe EMV-Belastung Ethernet im Schaltschrank
Industrielle Spezifikationen Hutschienen-Montage Schnelle Montage von robusten Geräten durch einfaches Aufstecken auf eine Standard-DIN-Hutschiene. 24VDC Stromversorgung (redundant) Verschiedene Anwendungsfelder Robustes, für industrielle Applikationen geeignetes Design. Beispiel: Industrieller Switch IP67 Beispiel: Office-Switch Nicht geeignet für industrielle Applikationen
Industrielle Spezifikationen Umgebungsbedingungen Erweiterter Temperaturbereich von -40 C bis zu +70 C lüfterlos IP 20/IP30/IP67 Rel. Luftfeuchtigkeit bis zu 95 % (non-condensing). Mechanische Stabilität Schock- und Vibrationsprüfungen nach SPS Standards IEC 1131-2, IEC 60068 Elektrische Anforderungen EMI: EN 50022, EN 50082-2, FCC part15 (class B) IEC 1000-4-2, IEC 1000-4-6, IEC 1000-4-4, EN 61000. Zertifizierungen CE, cul60950, cul 508 cul 1604 Class1 Div (A,B,C,D) or FM 3611 Class 1 Div2 GL (Germanischer Lloyd) für maritime Applikationen. Hohe MTBF-Werte (Mean Time Between Failure) ca. 20 bis > 100 Jahre, zum Vergleich: Office-Geräte typisch 3 bis 5 Jahre. Industrielle Umgebung - hier werden spezielle Komponenten benötigt: Hirschmann Industrial Ethernet
Topologie und Redundanz In der Büroumgebung sind die Anforderungen an die Ausfallsicherheit nicht so ausgeprägt, wie in der Industrie. Stellen Sie sich vor, die dargestellte Produktionsanlage steht aufgrund eines Netzwerkproblems still. Die Stillstandszeiten verursachen enorme Kosten. Industrietaugliche Komponenten und schnelle Redundanzmechanismen halten die Anlagenstillstandszeiten so gering wie möglich. Die Kosten im Fehlerfall werden drastisch reduziert. Um dies zu realisieren, wird in der Industrie häufig die Ringtopologie gewählt - im Gegensatz zur Sterntopologie im Büro. Die Ringtopologie bietet eine Reihe von Vorteilen: schnelle Rekonfigurationszeit (< 500 ms) und damit schneller als STP (Spanning Tree) und RSTP (Rapid Spanning Tree) bis zu 50 Switches in einem Ring, damit sind kleine und sehr große Netze realisierbar reduzierter Verkabelungsaufwand und damit kostengünstig klare und einfach strukturierte Verkabelung Anlagen im Betrieb erweiterbar
Beispiele für Ringtopologien
Wettbewerbssituation Wettbewerbsvorteile der Firma Hirschmann: Langjährige Erfahrung im Bereich industrielles Ethernet, Pionier in diesem Bereich Industrielles Ethernet ist Kernkompetenz der Firma Hirschmann Technologievorsprung durch ständige Innovationen Hirschmann bietet bei weitem das größte Produktportfolio und kann durchgängige Lösungen anbieten. Hirschmann bietet Planungs- und Beratungsservice an sowie Schulungs- und Zertifizierungsprogramme.
Wettbewerbssituation Hirschmann bietet für jede Applikation maßgeschneiderte Produkte, von kostengünstigen Einfachlösungen bis hin zu den höchsten Ansprüchen.
Branchen Fabrik-Automatisierung Automobilbau Maschinenbau Anlagenbau usw. Prozess-Automatisierung Chemie, Pharmazie Energie, Wasser und Abwasser Raffinerien, Öl und Gas Papier, Lebensmittel, Bergbau usw. Verkehrs-Automatisierung Tunnel, Straßenbau, Brücken Schiffsbau, Schiffahrtswege Straßenbahnen, Metros Hoch- und Tiefbau usw.
Strukturierte Verkabelung Für die Planung eines industriellen Ethernets, hat die IAONA Europe einen Planning and Installation Guide herausgebracht. Die Firma Hirschmann hat an diesem Dokument maßgeblich mitgearbeitet. IAONA Working Group Connecting & Wiring Infrastructure Planning and Installation Guide Der Installation Guide ist im Internet erhältlich unter: www.iaona.org
Warum Hirschmann? Langjährige Erfahrung in den Bereichen Industrial/ Enterprise Networking und Industrial Connectors Innovatives, erfolgreiches und am Markt etabliertes Produktprogramm hochverfügbar zukunftssicher offen Hoher Technologievorsprung Hohe Branchen-Kenntnisse mit kundenspezifischen Lösungen Produkte auf höchstem technischen Stand mit einem größten Maß an Zuverlässigkeit
Wir freuen uns über Ihr Feedback Network Training and Consulting GmbH Weidenauer Straße 15 57078 Siegen siegen@networktraining.de Network Training and Consulting Südwest GmbH Gutenbergstraße 13 70771 Leinfelden-Echterdingen stuttgart@networktraining.de Bundesweite Infoline: 0180 11 77 333 (Festnetz / Telekom 4,6 Cent / Minute)