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Infrastruktur von morgen

Welche Verbindungstechnik benötigt Industrie 4.0?

14. März 2016, 9:17 Uhr | von Rainer Schmidt, Harting*

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Herausforderungen im LAN und der Feldebene

Das Zusammenwachsen von IT und Automatisierungstechnik und die Öffnung der Automatisierung in Richtung des Internets ist eine der größten Herausforderungen. Die Firmen-IT und ihre Techniken nach »oben« – Richtung Cloud – scheinen heute insgesamt recht gut auf Industrie 4.0 vorbereitet zu sein. Wie aber sieht es mit dem Ausbau dieser Infrastruktur nach »unten« aus?

Die Ablösung der klassischen Bus-Systeme durch Ethernet-basierte Automatisierungsprofile ist in vollem Gang. Die Gründe für diese Entwicklung liegen klar auf der Hand. Mehr Funktionalität, höherer Kompatibilitätsgrad, gerade auch in Richtung Übertragungskanäle (Verkabelung und WLAN-Technik), und Zukunftssicherheit.

Die Forderung nach mehr Funktionalität begründet sich einfach in der Abbildung immer komplexerer Prozesse in der Automatisierung. Das bedeutet mehr Daten, von mehr Erfassungsstellen, in kürzerer Zeit – für einige Anwendungen eben auch in Echtzeit. Dafür müssen dann deterministisch kontrollierte System laufen. Also eine Kommunikation, die sicherstellt, dass der volle Informationsgehalt nicht nur in einer bestimmten Zeit, sondern auch garantiert ankommt und weiterverarbeitet wird! Als drittes Element in dieser Kommunikation kommen priorisierte Funktionen wie Safety (Maßnahmen zur Integration sicherheitsrelevanter Funktionen, z.B. Not-Aus) und Security (der Schutz vor unberechtigtem Zugriff von außen und von innen) dazu.

Der Anspruch, einen möglichst hohen Kompatibilitätsgrad zu erzielen, rührt grundsätzlich aus dem Konzept der Vernetzung. Dabei müssen unterschiedliche Feldgeräte (Sensor/Aktor), Steuerungen (SPS, Controller), E/A-Geräte (Datenterminal, Bedienterminal) und Rechner (Industrie-PC) reibungslos zusammenarbeiten. Ethernet bietet dazu eine ideale - einheitliche und nach IEEE802.3 standardisierte - Plattform. Und mit der weiteren Standardisierung der Schnittstellen und Medien, z.B. nach 100Base-T für die 100-MBit/s-Übertragung oder GBase-T für Gigabit-Ethernet, ergibt sich der Einsatz von normierten Steckverbindern und Kabeln. Gleichzeitig erleichtert die Einführung von Ethernet in der Industrie die Anbindung von Automatisierungsinseln an die Firmen-IT. Die grundsätzlich verwendete passive Infrastruktur dafür ist eine strukturierte Verkabelung auf Basis von Twisted-Pair-Kabeln sowie RJ45- bzw. M12-Anschlusstechnik.

In der IEEE wird in verschiedenen Arbeitsgruppen an Ethernet-Protokollen mit höheren Bandbreiten z.B. 40 und 100 GBit über die Kupferverkabelung gearbeitet. Gleichzeitig wird über die Realisierung von 2,5- und 5-GBit/s-Ethernet nachgedacht, welche über bestehende Verkabelungen laufen sollen.