Industrielle Verbindungstechnik Wie sieht das Industrial Ethernet von morgen aus?

Verkabelung von morgen, z.B. über das flexible Steckverbinder-System preLink von Harting
Verkabelung von morgen, z.B. über das flexible Steckverbinder-System preLink von Harting

Die Ablösung der klassischen Bus-Systeme durch Ethernet-basierte Automatisierungsprofile ist in vollem Gange. Aber in welche Richtung wird sich die Ethernet-Übertragung weiterentwickeln?

von Rainer Schmidt, Business Development Manager Industrial Cabling der Harting-Technologiegruppe sowie Chairman ISO/IEC JTC 1/SC 25

Die Gründe für die Verbreitung von Ethernet 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 hinzu wie Safety (Maßnahmen zur Integration sicherheitsrelevanter Funktionen, z.B. Not-Aus) und Security (der Schutz vor unberechtigtem Zugriff von außen und von innen).

Der Anspruch, einen möglichst hohen Kompatibilitätsgrad zu erzielen, rührt grundsätzlich aus dem Konzept der Vernetzung. Unterschiedliche Feldgeräte (Sensor/Aktor), Steuerungen (SPS, Controller), E/A-Geräte (Datenterminal, Bedienterminal) und Rechner (Industrie-PC) müssen 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.

Neue Ethernet-Protokolle in Arbeit

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, die über bestehende Verkabelungen laufen sollen.

Ethernet Over Long Distances?

Zur Implementierung von Ethernet in die Sensor/Aktor-Ebene und gerade auch für Anwendungen, die große Entfernungen zu überbrücken haben, zum Beispiel in der Prozessautomatisierung sowie auch zur Erschließung langer Wege in Tunneln oder entlang von Trassen und Pipelines, werden Use Cases für EOLD (Ethernet Over Long Distances) erstellt und technische Lösungen auf Basis von Ein-Leitungspaar- bzw. Doppelader-Ethernet (T1) vorbereitet.