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In die Automation kommt Bewegung

Ethernet drängt in die Steuerungstechnik
In die Automation kommt Bewegung

An Ethernet flanscht Phoenix Contact seine Factory-Line-Komponenten, bestehend aus Hubsystem, Switches, Management-Software sowie Interbus-Gateways. Damit werden komplette Fertigungszellen an die Office-Welt angebunden (Bild: Phoenix)
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Die Dominanz des Ethernet und die stürmische Entwicklung des Internet verändern die Strukturen in der Automatisierungstechnik. Mit drei unterschiedlichen Ansätzen wollen die Aktivisten „ihre“ Plattform für verteilte Steuerungslösungen durchsetzen.

Von unserem Redaktionsmitglied Werner Möller

Die Integration der Protokollstandards TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) für das Büronetzwerk Ethernet und das Internet soll Basis für eine funktionale Integration der total unterschiedlichen Netzwerkwelten Feldbus und Ethernet/Internet werden, sagen die einen. Die anderen halten dagegen: Ethernet, so sagen sie, könne nicht alle industriellen Anforderungen erfüllen, etwa Sicherheitssignale deterministisch übertragen. Weiterhin halten sie die Synchronisierung von Antrieben für schwer möglich und Fernspeisung von Geräten für unmöglich. Feldbusse und Ethernet müssten daher in einem industriellen Netzwerk parallel koexistieren.
In einem sind sich alle Beteiligten einig: Eine Verbindung von der Produktion zur Office-Welt und damit eine unternehmensweite transparente Kommunikation – ob mit oder ohne Gateway-Prozesse – über die Systemgrenzen wird kommen. Durch Internet werden Feldgeräte erheblich funktionaler. Sie können mit einem Web-Server ausgestattet sein und im Fehlerfall selbsttätig E-Mails absenden, um nur einige Vorteile zu nennen.
Den ältesten und bisher durchgängigsten Ansatz, Ethernet in die Automatisierung zu führen, unternahm die Jetter AG aus Ludwigsburg. Bei deren Jetweb wird das Ethernet in die Steuerung hineingeführt. Es ist somit auch Systembus zwischen den intelligenten Steuerungsmodulen. Zwischen internem und externem Datenverkehr wird da nicht mehr unterschieden. Eine transparente Kommunikation über TCP/IP-Dienste bis hinunter zum letzten Endgerät soll so möglich werden. Doch die Marktmacht blieb dem Vorreiter verwehrt: Neben Jetter zählt dazu auch der IDA-Bündnis-Pakt gleichgesinnter Mittelständler wie der Aachener AG-E, dem Roboterhersteller Kuka, Lenze, Sick oder Phoenix Contact. IDA könne die Innovationsgeschwindigkeit der Branche nur bedingt vorantreiben oder die Platzhirsche Siemens oder Rockwell zu einem forcierten Entwicklungstempo zwingen, vermuten Branchenexperten. Doch einige Anzeichen sprechen inzwischen dagegen. Zum einen bekennt sich mit Schneider Electric, Ratingen, nicht nur der drittgrößte Automatisierungshersteller zu IDA. Auch die Iaona-Nutzergruppe mit der Hirschmann GmbH & Co. aus Neckartenzlingen denkt mit ihrer identischen Vorstellung von der verteilten Automatisierung über eine Verschmelzung von Steuerung und Ethernet nach.
Bei dem Bemühen um Standards meldet sich jetzt eine weitere Fraktion zu Wort: Die Profibusnutzerorganisation (PNO) unter Federführung von Siemens hat ihren Ethernet-Ansatz verändert. Noch vor einem Jahr war geplant, Profibus mit Ethernet zu verschmelzen. Mit Profi-Net revidierte die PNO ihr Vorgehen. Profibus soll zukünftig lediglich den Bereich der einfachen Automatisierungsgeräte abdecken. Intelligente Antriebe, Steuerungen und Feldgeräte werden direkt an Ethernet gekoppelt. Branchenbeobachter bewerten den Prof-Net-Ansatz der PNO als einen geschickten Schachzug. Darunter versteht man zwar spezifizierte, aber offen dar- gelegte Schnittstellen als Open-Source-Lösung. Jeder Automatisierungshersteller erhält damit die Möglichkeit, seine Programmierwerkzeuge in dieses Konzept einzubringen.
Datendurchgängigkeit wird kommen: mit oder ohne Gateway
Mit dieser Strategie bleiben die Machtverhältnisse aus Profibus-Zeiten und Profibus-Anschaltungen erst einmal erhalten. Denn Echtzeit-kritische Anwendungen und einfache Geräte müssen noch eine Zeit lang via Feldbus vernetzt werden. Erste Engineeringtools, mit denen Anbieter ihre Geräte Ethernet-tauglich machen können, stellt Siemens zur SPS/IPC/Drives im November in Nürnberg vor.
Dritter im Wetteifer ist Rockwell Automation. Doch auch der amerikanische Marktführer bevorzugt den Migrationsweg. Mit seinem Ether-Net/IP-Konzept bietet Rockwell zwar seinen herstellerneutralen Standard für die Ethernet-basierende Kommunikation bis hinunter zum Gerät. Eine derartige Anbindung an E/A-Komonenten implementierte der Hersteller in seine Steuerung Control-Logix 1756. Doch hohe Kosten – beispielsweise kostet ein Switch, der notwendig ist für einen kollisionsfreien Datenaustausch rund 3000 DM – und fehlende Geräte mit Ethernet-Schnittstellen bremsen den Vortrieb. So sieht Rockwell die potenziellen Einsatzmöglichkeiten eines bis in die Geräteebene reichenden Ethernet heute noch nicht ausgelotet. In den nächsten Jahren ist nicht mit einem breiten Umschwenken der Anwender auf Ethernet für Steuerungsanwendungen zu rechnen – zu schwer wiegen noch die Vorteile etablierter Feldbussysteme, etwa Gerätevielfalt, einfache Bus-Installationen, Energieversor-gung übers Datenkabel, Failsafe-Applikationen oder passive Medien.
Trotz alledem: Bei der Wahl des richtigen Netzwerks ist Investitionssicherheit durch zukunftsorientierte Lösungen besonders wichtig. Dabei spielt ein herstellerneutrales Protokoll wie CIP eine zentrale Rolle, weil es netzübergreifende Transparenz garantiert. Für Rockwell sind moderne Netzwerke, die eine Durchgängigkeit über das CIP-Protokoll verbindet, wie Control-Net und Device-Net, heute optimal positioniert – auch wenn sie nicht auf Ethernet aufbauen.
Die Anwendung von Industrial Ethernet als Feldbus ist für Schneider Electric auch produktseitig keine Vision mehr. Aus der SPS-Familie Momentum bietet die Plattform Quantum mit 10/100 Mbit-Interface nicht nur IT-Funktionen auf TCP/IP-Basis, sondern auch den Anschluss von Ethernet-E/A. Die jüngsten M1-Prozessoren integrieren Ethernet sogar als Standardschnittstelle. Dass Ethernet nicht nur SPS-Systemen der mittleren Leistungsklasse vorbehalten ist, zeigt die Beckhoff GmbH aus Verl. Ihr Ethernet-TCP/IP-Koppler BK9000 ist mit Eigenintelligenz ausgestattet und kann so SPS-Aufgaben übernehmen. Der Buskoppler verwaltet und verteilt nicht nur Signale von Bussystemen, sondern auch alle Nachrichten über TCP/IP-Verbindungen. Dass sich bereits die kleinste CPU mit einer integrierten Ethernet-Schnittstelle ausstatten lässt, nutzt die Beck IPC GmbH aus Wetzlar für ihre Klein-SPS-Lösung. Ihre Familie der Industrie-PC im Kleingehäuse kann dabei sowohl als einfaches E/A-Modul als auch als dezentrale Steuerung eingesetzt werden.
Insgesamt steht die Entwicklung industrietauglicher Ethernet-Komponenten noch am Anfang, und Büro-Produkte besonders wegen der hohen EMV-Anforderungen sind nur selten einsetzbar.
VDMA-Diskussion: Informationsveranstaltung: Ethernet in der Automatisierung
Mit IDA, Profi-Net und Ether-Net/IP sieht auch der VDMA drei Konzepte beim Vordringen von Ethernet in die Automatisierung. Dazu veranstaltet der Verband am 11. Dezember in Frankfurt/M. ein Event, bei dem Repräsentanten aus Maschinenbau und Vertreter der verschiedenen Ethernet-Lösungsansätze über die Entwicklungsschritte, den Stand der jeweiligen Arbeiten und die zu erwartenden Entwicklungen informieren. Die eintägige Veranstaltung endet mit einer fachlichen Diskussion. Mehr erfahren Sie unter der Rufnummer 069/6603-1644 oder im Internet unter www.vdma. org/fabrikautomation.
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