Phoenix Contact Hochverfügbare Netzwerke flexibel aufbauen

Bild 1: Switches mit Combo-Ports und DLR-Redundanz

Moderne Maschinen müssen flexibel und hochverfügbar sein, damit sie schnell an neue Rahmenbedingungen anzupassen sind und möglichst ununterbrochen produzieren.

An ein Ethernet-Produktionsnetz lassen sie sich z.B. mit den Advanced Managed Switches der Serie „FL Switch 7000“ von Phoenix Contact anbinden. Die Switches erfüllen ihre Anforderungen durch Combo-Ports, eine DHCP-Server-Funktion, die Unterstützung der relevanten Redundanz-Protokolle und eine optimierte Darstellung der Diagnosedaten.

In Automatisierungs-Netzwerken auf Ethernet-Basis kommen sowohl Kupfer- als auch Glasfaser-Verbindungen zum Einsatz. Switches, über die einzelne Netzwerksegmente und -teilnehmer miteinander gekoppelt werden, bieten meist eine feste Anzahl von Kupfer- und Glasfaser-Anschlüssen. Anlagenplaner müssen daher genau abwägen, welches Gerät an welcher Stelle der Applikation installiert werden soll. Eine Alternative zu dieser festen Port-Ausprägung bilden Switches mit so genannten Combo-Ports (Bild 1). Sie ermöglichen dem Anwender, das Netzwerk flexibel zu gestalten, indem er das Übertragungsmedium für die einzelnen Ports frei wählen kann.

Die Combo-Ports bestehen jeweils aus einer korrespondierenden RJ45-Schnittstelle und einem SFP-Slot (Small Form-factor Pluggable). Sie lassen sich somit entweder für Kupfer- oder für Glasfaser-Verbindungen nutzen. Ist ein besonders hoher Datendurchsatz erforderlich, unterstützen die Combo-Ports zudem eine Gigabit-Kommunikation. Mit bis zu vier Gigabit-Combo-Ports eignen sich die „FL-Switch-7000“-Switches für unterschiedliche Anforderungen innerhalb einer Applikation. Weil Phoenix Contact eine große Auswahl von SFP-Glasfaser-Modulen bietet, sind mit einem Combo-Port Single- und Multimode-Verbindungen mit einer Leitungslänge von maximal 80 km umsetzbar. Gigabit- und Fast-Ethernet-SFP-Module, die in die SFP-Slots der Gigabit-Combo-Ports eingesteckt werden können, eröffnen zusätzliche Flexibilität (Bild 2).

Redundante Datenübertragung auf Basis von RSTP und DLR
 
In größeren Produktionssystemen bündeln Backbone-Netzwerke den überlagerten Kommunikationsbedarf aller Endteilnehmer. Neben einem hohen Datendurchsatz sind dazu vor allem Sicherheitsvorkehrungen und redundante Strukturen nötig. Deshalb werden die Backbones häufig als Gigabit-Netzwerke aufgebaut, an die sich die Automatisierungszellen ankoppeln. Den Anforderungen an einen redundanten Datenaustausch trägt das universelle Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) Rechnung. Innerhalb der Automatisierungszellen, also auf der Feld- oder Steuerungsebene, bieten sich Redundanzmechanismen wie der EtherNet/IP-spezifische Device Level Ring (DLR) an. Mit DLR lassen sich in Ringtopologien Wiederherstellungszeiten von weniger als 3 ms erreichen, was fast stoßfrei und schneller als ein Steuerungszyklus ist (Bild 3).

Die Switches der Produktfamilie „FL Switch 7000“ unterstützen sowohl RSTP als auch DLR und sorgen daher als Schnittstelle zwischen dem Produktionsnetzwerk und der Automatisierungszelle für eine durchgängige Redundanz in der Anlage. Innerhalb der Zelle können die Switches den DLR-Ring ferner als Supervisor überwachen und verwalten sowie bei Bedarf den Redundanzmechanismus aktivieren. Durch die flexible Gestaltung der Combo-Ports binden die Switches die Automatisierungszellen, in denen DLR verwendet wird, per Kupfer- oder Glasfaser-Verbindung an das Produktionsnetzwerk an. In der Applikation lassen sich wegen der maximal vier Combo-Ports sowohl die beiden Verbindungen im DLR-Ring als auch die redundante Ankopplung an überlagerte Layer-3-Strukturen je nach Bedarf mit bis zu vier Glasfaser-Verbindungen realisieren.