Industrielle Netzwerktechnologie

Industrielle Kommunikationsnetzwerke als Rückgrat der Digitalisierung

Maschinen und Anlagen kommunizieren immer mehr miteinander und ihre Netzwerke fungieren als Lebensader für Datenströme. Eine erfolgreiche Digitalisierung ist daher nur mit einer leistungsfähigen und zuverlässigen Netzwerktechnik zu gewährleisten. Sind die Kommunikationsnetzwerke stark genug für immer flexiblere werdende Applikationen? Welche Voraussetzungen braucht man für eine funktionssichere Vernetzung für klassische und/oder digitale Ansprüche? Bereit für eine Datenkommunikation von morgen?

Sowohl Konzeption, Planung sowie Implementierung von industriellen Kommunikationsnetzwerken erfordern ein fundiertes Know-how in der Automatisierungstechnik, das Funktionssicherheit, Offenheit und Flexibilität zulässt – inklusive allen Ansprüchen einer Vernetzung mit immer höheren Datenströmen.

Die Murrelektronik ist sich dessen bewusst, dass es nicht nur auf die Komponenten ankommt, die von einer soliden Basisfunktionalität bis zu einer enormen Funktionsvielfalt alle Anforderungen abdecken. Viel wichtiger ist es, Entscheidungshilfen und Tipps als Partner zu geben, die den Datenfluss in der Verdrahtung optimieren und auch die Komplexität der Installation reduzieren.

Um industrielle Netzwerke als Ganzes zu betrachten, vermittelt die Murrelektronik sowohl das "Know-how" für die Anbindung von Maschinen als auch das "Know-where" für die optimale Platzierung der Komponenten. Außerdem liefert das Unternehmen dem Kunden praxisnahe Details und Insights, die den Mehrwert einer passenden Lösung unterstreichen.

Vernetzung mit System, Vernetzung nach Bedarf

Heutige Produktionslandschaften müssen flexibel und schnell umrüstbar sein. Gerade deshalb ist bei der passenden Netzwerktopologie darauf zu achten, dass diese datentechnische Funktionssicherheit der Maschinen und Anlagen mit System wie auch bedarfsorientiert angelegt sein soll. Wichtig ist zudem, das Konzept auch vom redundanten Aufbau über eine durchgängige Segmentierung über alle Ebenen hinweg bis hin zur barrierefreien Anbindung an übergeordnete Systeme zu hinterfragen.

Industrielle Netzwerke sind offen, flexibel und passend für die Applikation zu gestalten: Exakt aus diesem Grunde entscheiden individuelle Faktoren über die richtige Netzwerktopologie und Anwender kennen die Kernfunktionalitäten wie auch weitere Faktoren, die die Vernetzung beeinflussen. Dazu zählen beispielsweise die digitale Nachhaltigkeit sowie die Netzwerkdiagnose für mehr Netzwerkstabilität. 

Switches als Kapitän in vernetzten Strukturen

Intelligente Infrastruktur-Komponenten – kurz Switches genannt – lesen eingehende Daten aus und leiten sie an den Port mit dem passenden Empfänger weiter. Je nach Leistungsfähigkeit der Switches und der Komponenten/Teilnehmer stellt sich die Performance des Netzwerks dar. Je nach dem fällt die Wahl auf Unmanaged oder Managed Switches.

Unmanaged Switches versorgen Ethernet-Geräte mit Netzwerkverbindungen, um sie miteinander kommunizieren zu lassen. Als Vermittler ergänzen sie das Netzwerk jedoch lediglich um zusätzliche Ports und bieten dabei weder intelligente Funktionen noch Steuerungsmöglichkeiten für den Netzwerkverkehr. In industriellen Umgebungen werden Unmanaged Switches daher oft in kleinen Netzwerken eingesetzt.

Managed Switches bieten dagegen umfangreiche Möglichkeiten in der Port- und Gerätekonfiguration. Zudem übernehmen sie wichtige Funktionen in der Fehleranalyse, Netzwerkdiagnose und den Redundanzmechanismen. Diese Switches optimieren zwar einerseits die Datenübertragung, erhöhen andererseits aber auch den Konfigurationsaufwand und dadurch die Gesamtkosten. Dennoch verleiht ihre Verwendung in der Netzwerk-Topologie mehr Kontrolle und bringt somit, beispielsweise beim Fernzugriff, entscheidende Vorteile mit sich.

Alle Achtung auf Industrielle Netzwerke!

Die Murrelektronik zeigt anhand von sechs typischen Netzwerk-Szenarien, WIE und WO der richtige Einsatz von Switches das industrielle Netzwerk optimieren kann. In diesen Situationen birgt das Lotsen des Datenverkehrs mit Switches Chancen und Potenziale, die mit der passenden Kombination von Technologie und Prozessen kosteneffizient ausgeschöpft werden können.

Als Schlüssel für mehr Effizienz im Netzwerk gelten Faktoren wie Dezentralisierung und ein System-Ansatz, zu dem Murrelektronik individuelle Lernkurven offeriert, die das eigene Know-how in der Anbindung von Maschinen steigern. Wissen, wie sich industrielle Netzwerke optimieren lassen – mit Connectivity nach Maß!

Vorher

Klassische, universelle Profibus-Technologie im Einsatz mit allen Nachteilen, dass Profibus nicht mehr im vollen Umfang unterstützt wird und zudem Profibus eine Linienstruktur besitzt. Zudem sind lange Feldbuskabel verlegt, die eine aufwändige Fehlersuche im Busnetzwerk verursachen können. Weitere Nachteile sind benötigte Abschlusswiderstände als häufige Fehlerquelle, keine integrierbaren IT-Dienste und starre Adressierung durch DIP-Schalter.

Nachher

ProfiNET gibt dem Kunden eine unterstützte, freie Topologiewahl. ProfiNET basiert auf einem Industrial Ethernet-Standard zur Datenübertragung und ermöglicht damit nicht nur die Verknüpfung der Feldebene, sondern gewährleistet auch eine Kombination mit industriellen IT-Funktionen.

Zudem wird ProfiNET von den aktuellen Standards unterstützt, weiterentwickelt und verkürzt die Installations- und Ausfallzeiten durch automatisches Topologiemanagement. ProfiNET Devices lassen sich ohne Konfigurationsschritte einfach in die Topologie einbauen und werden automatisch von der Steuerung programmiert. Ohne Tools und Programmierkenntnisse können PROFNET Devices ersetzt bzw. eingebaut werden.

Benefit

Viel Flexibilität in der Anlagenstrukturierung, Offenheit und Flexibilität des zukunftssicheren ProfiNET-Standards, hohe Datenrate, erweiterte Diagnose, TSN-Perspektive.

Applikationen

Jede Branche die Profibus verwendet; Roboter mit Werkzeugwechsler, Automotive Transferstraßen, Maschinenbau, Werkzeugmaschinen.

Fazit

Smarte Verbindungen mit ProfiNET als State-of-the-art für Konfiguration und Wartung sowie Fehlersuche. Ablösung alter Profibus-Systeme ohne Support und Update.

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Vorher

Modernisierung/Facelift einer Maschine bringen Herausforderungen mit sich, da zusätzliche Teilnehmer durch Modulerweiterungen und damit mehr Ports benötigt werden.

Nachher

Passende Konzeptberatung sorgt für optimale Vernetzung von bestehenden Maschinen mit neuen Anforderungen. Redundante Systeme sind in der Maschinenanbindung möglich. Ebenso lässt sich der Anbindungsprozess standardisieren, was die Einrichtung der Maschinen einfacher gestaltet.

Benefit

Maschinendaten und deren Aufbereitung sowie Visualisierung sind nachhaltig aktualisiert – inklusive einer (Neu-)Ordnung der Installationstechnik, Kosten-Nutzen-Check und Systemcheck.

Applikation

Retrofit von Maschinen durch Technologieerneuerung und/oder Abkündigungen in jeder Branche.

Fazit

Passende Vernetzung für modernisierte Maschine mit optimaler Datenperipherie im Maschinennetz wie auch in der bestehenden Produktionsumgebung.

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Vorher

Standardmäßig sind IP20-Switche im Schaltschrank integriert. Bedarf es einer dezentralen Variante, so wird ein externer Schaltschrank mit einem IP20-Switch ausgestattet.

Nachher

Dezentrale Switches in hoher Schutzart werden direkt am Prozess installiert und vernetzen die IO-Peripherie im Feld. Der Platz-, Verdrahtungs- und Installationsaufwand geht dadurch signifikant zurück.

Benefit

Durch die Verschlankung der Industrial-Ethernet-Infrastruktur und damit verbundenen Aufwands- und Kostenreduzierung ergibt sich eine höhere Wirtschaftlichkeit von dezentralen Netzwerkstrukturen. Anlagentopologien werden einfacher und übersichtlicher und lassen eine schnellere Inbetriebnahme zu.

Applikation

Logistik, Fertigungsstraßen, Großanlagen (Packaging, Lackieranlagen, Krananlagen), Automated Guided Vehicles, klassischer Maschinenbau

Fazit

Dezentrale, kostenoptimierte Maschinenanbindung nach Bedarf.

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