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Warum industrielles Ethernet?
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? Automation and Network Solutions 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. Automation and Network Solutions ERP: Enterprise Resource Planning SCADA: Supervisory control and data acquisition DCS: Distributed Control Systems PLC: Programmable Logic Controller Beispiel Netzwerk-Hierarchie Ebene 1: Unternehmensebene Ebene 2: Leitebene Ebene 3: Steuerungsebene Ebene 4: Feldebene Automation and Network Solutions 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. Automation and Network Solutions 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 Automation and Network Solutions Ethernet im Büro - Ethernet in der Industrie Sowohl in der Industrie als auch im Office werden derselbe EthernetStandard 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. Installation Daten Umwelt Büro Feste Grundinstallation im Gebäude Variabler Geräteanschluss an Standardarbeitsplätzen Überwiegend sternförmige Verkabelung Grosse Datenpakete Mittlere Netzverfügbarkeit Hauptsächlich azyklische Übertragung Kein Echtzeitverhalten notwendig 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 Automation and Network Solutions 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. IP67 Beispiel: Industrieller Switch Beispiel: Office-Switch Nicht geeignet für industrielle Applikationen Automation and Network Solutions 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 Automation and Network Solutions 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 Automation and Network Solutions Beispiele für Ringtopologien Automation and Network Solutions 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. Automation and Network Solutions Wettbewerbssituation Hirschmann bietet für jede Applikation maßgeschneiderte Produkte, von kostengünstigen Einfachlösungen bis hin zu den höchsten Ansprüchen. Automation and Network Solutions 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. Automation and Network Solutions 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 Automation and Network Solutions 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 Automation and Network Solutions Wir freuen uns über Ihr Feedback Network Training and Consulting GmbH Weidenauer Straße 15 57078 Siegen [email protected] Network Training and Consulting Südwest GmbH Gutenbergstraße 13 70771 Leinfelden-Echterdingen [email protected] Bundesweite Infoline: 0180 11 77 333 (Festnetz / Telekom 4,6 Cent / Minute)
