Smart Network Infrastructure Profinet für Gigabit-Ethernet?

Für Profinet hat man neue Verkabelungskomponenten wie das Schaltschrankcord – auch Cabinet Cord genannt – definiert.
Für Profinet hat man neue Verkabelungskomponenten wie das Schaltschrankcord – auch Cabinet Cord genannt – definiert.

Die Vision der »Smart Factory« wird proprietäre Systeme mehr und mehr aufbrechen und über eine einheitliche Infrastruktur neu zusammenführen. Im Falle der Profinet-Verkabelung hat das zur Folge, dass sie kompatibel zu anderen Netzwerkstrukturen und damit auch Gigabit-Ethernet-fähig werden wird, ohne ihren Qualitätsanspruch zu verlieren.

Von Rainer Schmidt, Business Development Manager Structured Cabling von Harting Electronics

Eine intelligente Produktion benötigt ein durchgängiges und intelligentes Netz mit Teilnehmern bzw. Komponenten, die untereinander einfach und dennoch in Echtzeit und absolut verlässlich kommunizieren können. Das ist eine der großen Herausforderungen. Einen wichtigen Schritt für diese Wandlung hin zu einem offenen System hat Profinet bereits vollzogen: Profinet nutzt das Ethernet nach IEEE 802.3 als Kommunikationsplattform. Denn gegenüber der Profibus-Philosophie hat Profinet grundsätzlich alle Möglichkeiten, auch in einer offenen Netzwerkarchitektur zu arbeiten. Schon heute kann Profinet eine Reihe von Funktionen für die Smart Factory abbilden, weitere werden im Laufe der Zeit folgen. Primär beschäftigen sich damit die Systemdesigner bzw. die Hard- und Softwareentwickler, die künftig einen erweiterten Rahmen der Profinet-Spezifikation vorfinden werden. Diese Spezifikationen werden in den Profinet-Richtlinien der PNO entwickelt und dokumentiert.

Doch das ist nur die eine Seite. Ein ganz wichtiger Baustein fehlt noch, nämlich die passive Infrastruktur - oder einfacher gesagt die Verkabelung. Profinet hat es wie kein anderes Protokoll verstanden, alle notwendigen Komponenten des Systems umfassend zu betrachten und unter Kontrolle zu halten. Dem unterliegt auch die Verkabelung. Strenge Vorgaben an Kabel, Steckverbinder und Installationen führen zu einer verlässlichen, hoch verfügbaren Netzwerkinfrastruktur, auf die sich der Anwender jederzeit verlassen kann. Das ist ein großer Vorteil von Profinet, bringt aber ein Problem mit sich: Zur Sicherung der Qualität des Netzes findet man sehr eng gesetzte Grenzen vor.

Für die Verkabelung heißt das: Profinet = Fast Ethernet mit 100 MBit/s + spezielle Festlegungen an Kabeln und Steckverbindern. Zum Einsatz kommen zum Beispiel Stern-Vier-Kabel-Systeme nach Kategorie 5 sowie vierpolige RJ45-Steckverbinder bzw. M12-Steckverbinder mit D-Kodierung – feldkonfektionierbar. Soll Profinet aber in Zukunft barrierefrei in die Büro-Welt bis hinein zur SAP-Ebene eines Industrie-Unternehmens kommunizieren, trifft es auf die Strukturierte Verkabelung der IT-Umgebung. Diese ist anders als Profinet anwendungsneutral und liefert damit Übertragungswege für eine Vielzahl unterschiedlicher Dienste wie Telefonie, Daten und Video. Prinzipiell kann Profinet aber dank Fast Ethernet auf einer strukturierten Verkabelung aufgrund der Abwärtskompatibilität laufen, die in den Verkabelungsstandards (ISO/IEC 11801, EN 50173-1 und 3) festgelegt ist.

Profinet für die Gigabit-Übertragung aufrüsten

Allerdings arbeiten die meisten IT-Systeme heute mit Gigabit-Ethernet. Diverse Geräte wie Kameras zu Produktionsüberwachung oder Steuerungen verfügen nur noch über Schnittstellen mit Gigabit-Funktionalität oder höher. Somit ist die eigentliche Herausforderung für Profinet, eine Gigabit-Ethernet-Übertragung zu gewährleisten. Normalerweise sind dafür achtadrige Kupferkabel sowie achtpolige Steckverbinder erforderlich. Ist damit also eine strukturierte Verkabelung für Profinet unabdingbar? Noch nicht ganz.

Die Nutzerorganisation hat Profinet in der heutigen Form und nach »Conformance Class A« bereits für die Strukturierte Verkabelung zertifiziert. Das heißt, es ist heute möglich, eine vieradrige Profinet-Verkabelung mit einer achtadrigen Strukturierten Verkabelung zu koppeln. Zumindest bei Nutzung der RJ45-Technik geht das auch stecktechnisch gesehen völlig problemlos! Untersuchungen haben ergeben, dass die ungenutzten Paare 4 und 5 sowie 7 und 8 der strukturierten Verkabelung dabei wellenwiderstandsmäßig nicht zusätzlich durch 100-Ohm- Widerstände abgeschlossen werden müssen. Somit steht der Migrationspfad der Profinet-Verkabelung hin zur strukturierten Verkabelung bereits zur Verfügung.