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Single Pair Ethernet für Industrieanwendungen

Quo vadis Ethernet?

Mit Industrie 4.0 wächst die Datenkommunikation rasant. Betriebe setzen dabei immer häufiger auf Ethernet-Verbindungslösungen - die allerdings andere Anforderungen erfüllen müssen als im Büro. Tempo ist dabei nicht alles: Verstärkt werden auch einfache und kostengünstige Leitungen nachgefragt, ebenso Hybridleitungen. Funkstandards bleiben dagegen in Fabriken eine Nische.

Bild: U.I. Lapp GmbHBild: U.I. Lapp GmbH
Kabel für Single Pair Ethernet sind kompakter, leichter, einfacher zu installieren und billiger als herkömmliche Ethernet-Kabel mit vier Aderpaaren - und für viele Anwendungen auf der Feldebene ausreichend.

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Wildwuchs bei Ethernet-Standards

Anders sieht es in Fabriken aus. Mittlerweile gibt es mehr als 20 Industrial-Ethernet-Systeme, die sich alle mehr oder weniger in technischen Details unterscheiden und daher inkompatibel sind. Hinzu kommen mehr als 50 Feldbussysteme wie Profibus oder CAN-Bus, die von Anbietern von Automatisierungstechnik favorisiert werden. Auch diese sind in der Regel untereinander nicht kompatibel. Feldbussysteme sind in Fabriken weit verbreitet, weil sie als robuster gelten. Sie übertragen kleinere Datenpakete als Ethernet, sind dafür aber echtzeitfähig. Das ist wichtig bei zeitkritischen Abläufen in Maschinen, etwa wenn ein Antrieb in Mikrosekunden auf das Signal eines Sensors reagieren soll. Das Bedienpersonal an der Maschine möchte außerdem sicher sein, dass die Maschine sofort stoppt, wenn man den roten Notaus-Schalter drückt. Mit Ethernet ist das bisher nur bedingt möglich, wobei es Standardisierungsbestrebungen von IEEE gibt, die standardisierte Echtzeitfähigkeit auch in Ethernet zu implementieren. Dass die Zukunft auch in Fabriken Ethernet gehört, legen die Marktdaten nahe. Industrial Ethernet wächst derzeit mit 22 Prozent pro Jahr, Feldbussysteme legen nur noch mit 6 Prozent zu. 2018 wird die Zahl der Installationen von Ethernet in Fabriken die von Feldbussen erstmals überholen. Die Ursache liegt in der zunehmenden Vernetzung und Digitalisierung in Zeiten von Industrie 4.0, die eine Auflösung der Automatisierungspyramide zur Folge hat. Darunter versteht man die Ebenen in der Fabrikkommunikation, mit der Feldebene als unterster Ebene. Über der Feldebene liegen die Steuerungsebene, die Prozessleitebene, die Betriebsleitebene und zuoberst die Unternehmensebene mit ihren ERP-Systemen, allen voran SAP. Bisher hatten diese Ebenen unterschiedliche Funktionen, daher arbeiteten dort auch unterschiedliche Programme, Sensordaten mussten sich von einer Ebene zur nächsten nach oben hangeln, umgekehrt sickerten Planungsdaten ebenenweise nach unten. Das macht die Fabriksteuerung kompliziert und wenig agil, auf eine flexible Produktion mit Losgröße 1 ist die klassische Automatisierungswelt nicht ausgelegt.

U.I. Lapp GmbH

Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 8 2018 - 20.08.18.
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