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Automation and Network Solutions

Warum industrielles Ethernet?


Unterschiede Office Ethernet - Industrial Ethernet

Industrielle Spezifikationen

Topologie und Redundanz

Wettbewerbssituation

Branchen

Strukturierte Verkabelung

Warum Hirschmann?

Industrielle Ethernet-Kommunikation



Ethernet ist in EDV-Systemen heute die meist verbreitete Kommunikationstechnologie. In der Büroumgebung hat sich Ethernet als Standardtechnik durchgesetzt.

Ethernet bietet die Übertragung auf unterschiedlichen Medien wie Kupfer, Glasfaser oder auch „Wireless“. Die Datenübertragungsraten reichen von 10 Mbit/s, 100 Mbit/s über 1 Gigabit/s bis zu 10 Gigabit/s.

Diese Technologie gewinnt immer mehr Bedeutung in der industriellen Automatisierung. Neben den Vorteilen einer standardisierten Kommunikation ergibt sich eine nahtlose Infrastruktur, die vom Büro bis zur Maschine bzw. zum Sensor reicht.

Damit stehen Prozess- und Fertigungsdaten nicht nur auf der Feldebene zur Verfügung, sondern gehen nahtlos in bereichsübergreifende Datenerfassungssysteme ein.


ERP: Enterprise Resource PlanningSCADA: Supervisory control and data acquisitionDCS: Distributed Control Systems PLC: Programmable Logic Controller

Ebene 4: Feldebene

Ebene 2: Leitebene

Ebene 1: Unternehmensebene

Ebene 3: Steuerungsebene

Beispiel Netzwerk-Hierarchie



Die auf dem Markt befindlichen Feldbusse arbeiten mit unterschiedlichen physikalischen Übertragungsarten. Deshalb sind busspezifische Infrastrukturkomponenten notwendig, und die Anbindung an übergeordnete Netzwerke erfordert „Gateways“.

Ethernet bietet eine dramatische Steigerung der Bandbreite im Vergleich zu Feldbussen (Beispiel: Profibus DP bis 12 Mbit/s - Ethernet bis 1(10) Gigabit/s).

Ethernet ermöglicht vertikale Integration.

Ethernet ist ein offenes Protokoll.

Die meisten Feldbus-Hersteller haben eigene Protokolle entwickelt, die auf Standard Ethernet aufsetzen: Modbus/TCP, EtherNet/IP, ProfiNet, FF HSE, Powerlink.


Industrial Ethernet –die Technologie der Steuerungsebene

Migrationspfad: 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1000 Mbit/s, ...

Ständig weitergehende Entwicklung

Große Anzahl Anbieter auf dem Markt

Zukunftssichere Technologie

Geringe Nachfolgekosten „Low Total Cost of Ownership“(TCoO)

Ferndiagnose übers Internet/Intranet

Vorausschauende Diagnose durch Management Software, z.B. SNMP oder OPC


Sowohl in der Industrie als auch im Office werden derselbe Ethernet-Standard eingesetzt. Die Anforderungen an die Netzprodukte unterscheiden sich erheblich. Im industriellen Alltag müssen Netze unter extremen Bedingungen, wie elektromagnetischen Störfeldern, hohen Betriebstemperaturen und mechanischen Beanspruchungen, zuverlässig arbeiten.

Ethernet im Büro - Ethernet in der Industrie

Büro IndustrieInstallation Feste Grundinstallation im

Gebäude Variabler Geräteanschluss an

Standardarbeitsplätzen Überwiegend sternförmige

Verkabelung

Anlagenabhängige Ver-kabelung und Kabelführung

FeldkonfektionierbareSteckverbinder bis IP67

Redundante Verkabelung,häufig Ringstrukturen

Daten Grosse Datenpakete Mittlere Netzverfügbarkeit Hauptsächlich azyklische

Übertragung Kein Echtzeitverhalten

notwendig

Kleine Datenpakete Sehr hohe Netzverfügbarkeit Hauptsächlich zyklische

Übertragung Echzeitverhalten notwendig

Umwelt Normaler Temperaturbereich Wenig Staub, Feuchtigkeit und

Erschütterungen Kaum mechanische oder

chemische Belastung Geringe EMV-Belastung

Erweiterter Temperaturbereich Staub, Feuchtigkeit und

Erschütterungen möglich Gefahr durch mechanische

Beschädigung oder chemischeBelastung

Hohe EMV-Belastung

Ethernet im Schaltschrank


Industrielle SpezifikationenHutschienen-Montage

Schnelle Montage von robusten Geräten durch einfachesAufstecken auf eine Standard-DIN-Hutschiene.

24VDC Stromversorgung (redundant)

Verschiedene AnwendungsfelderRobustes, für industrielle Applikationen geeignetes Design.

Beispiel: Office-Switch

Beispiel: Industrieller Switch

IP67

Nicht geeignet für industrielle Applikationen


UmgebungsbedingungenErweiterter Temperaturbereich von -40°C bis zu +70 °ClüfterlosIP 20/IP30/IP67Rel. Luftfeuchtigkeit bis zu 95 % (non-condensing).

Mechanische StabilitätSchock- und Vibrationsprüfungen nach SPS Standards IEC 1131-2, IEC 60068

Elektrische AnforderungenEMI: EN 50022, EN 50082-2, FCC part15 (class B)IEC 1000-4-2, IEC 1000-4-6, IEC 1000-4-4, EN 61000.

ZertifizierungenCE, cUL60950, cUL 508cUL 1604 Class1 Div (A,B,C,D) or FM 3611 Class 1 Div2 GL (Germanischer Lloyd) für maritime Applikationen.

Hohe MTBF-Werte(Mean Time Between Failure) ca. 20 bis > 100 Jahre, zum Vergleich: Office-Geräte typisch 3 bis 5 Jahre.

Industrielle Spezifikationen

Industrielle Umgebung - hier werden spezielle Komponentenbenötigt: Hirschmann Industrial Ethernet


Topologie und Redundanz

Die Ringtopologie bietet eine Reihe von Vorteilen:• schnelle Rekonfigurationszeit (< 500 ms) und damit schneller als STP

(Spanning Tree) und RSTP (Rapid Spanning Tree)• bis zu 50 Switches in einem Ring, damit sind kleine und sehr große

Netze realisierbar• reduzierter Verkabelungsaufwand und damit kostengünstig• klare und einfach strukturierte Verkabelung• Anlagen im Betrieb erweiterbar

In der Büroumgebung sind die Anforderungen an die Ausfallsicherheit nicht so ausgeprägt, wie in der Industrie. Stellen Sie sich vor, die dargestellte Produktionsanlage steht aufgrund eines Netzwerkproblems still. Die Stillstandszeiten verursachen enorme Kosten.

Industrietaugliche Komponenten und schnelle Redundanzmechanismenhalten die Anlagenstillstandszeiten so gering wie möglich. Die Kosten im Fehlerfall werden drastisch reduziert. Um dies zu realisieren, wird in der Industrie häufig die Ringtopologie gewählt - im Gegensatz zur Sterntopologie im Büro.


Beispiele für Ringtopologien


Wettbewerbssituation

Langjährige Erfahrung im Bereich industrielles Ethernet, Pionier in diesem Bereich

Industrielles Ethernet ist Kernkompetenz der Firma Hirschmann

Technologievorsprung durch ständige Innovationen

Hirschmann bietet bei weitem das größte Produktportfolio und kann durchgängige Lösungen anbieten.

Hirschmann bietet Planungs- und Bera-tungsservice an sowie Schulungs- und Zertifizierungsprogramme.

Wettbewerbsvorteile der Firma Hirschmann:


WettbewerbssituationHirschmann bietet für jede Applikation maßgeschneiderte Produkte, von kostengünstigen Einfachlösungen bis hin zu den höchsten Ansprüchen.


Fabrik-Automatisierung

Prozess-Automatisierung

Verkehrs-Automatisierung

Branchen

• Automobilbau• Maschinenbau• Anlagenbau• usw.

• Chemie, Pharmazie• Energie, Wasser und Abwasser• Raffinerien, Öl und Gas• Papier, Lebensmittel, Bergbau• usw.

• Tunnel, Straßenbau, Brücken• Schiffsbau, Schiffahrtswege• Straßenbahnen, Metros• Hoch- und Tiefbau• usw.


IAONA Working Group Connecting & Wiring Infrastructure

„Planning and Installation Guide“

Der Installation Guide ist im Internet erhältlich unter: www.iaona.org

Strukturierte Verkabelung

Für die Planung eines industriellen Ethernets, hat die IAONA Europe einen „Planning and Installation Guide“ heraus-gebracht. Die Firma Hirschmann hat an diesem Dokument maßgeblich mitgearbeitet.


Warum Hirschmann?Langjährige Erfahrung in den Bereichen Industrial/Enterprise Networkingund Industrial Connectors

Innovatives, erfolgreiches und am Markt etabliertes Produktprogramm

Hoher Technologievor-sprung

Hohe Branchen-Kenntnisse mit kundenspezifischen Lösungen

Produkte auf höchstem technischen Stand miteinem größten Maß anZuverlässigkeit

hochverfügbarzukunftssicher

offen

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