Empire: 29. Juni 2015,

Industrielle Kommunikationslösungen: Fast wie Ethernet [Sponsored]

Hilscher
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Zu Hause kennt man den Begriff Netzwerk und Ethernet vielleicht im Zusammenhang mit WLAN und dem Router. Das Netzwerk ist aber schon längst Teil von industriellen Anlagen geworden. Dies liegt nicht zuletzt an der allgemeinen Verfügbarkeit und der guten Standardisierung. Ein Hersteller, der in diesem Bereich aktiv ist, ist das Unternehmen Hilscher, das sowohl Produkte wie PC-Karten und Ethercat Controller und vieles mehr anbietet, gleichzeitig jedoch Dienstleistungen von der Software- über die Hardware-Entwicklung bis hin zu Workshops.

Die Industrie hat eigene Anforderungen, wenn es um die Kommunikation von Systemen untereinander geht. Diese sind nicht unbedingt vergleichbar mit der Technik, die sich im Haushalt findet. In der grundsätzlichen Funktion finden sich hingegen erschreckend wenig Unterschiede. So kann es in Industriebetrieben notwendig sein, dass die Kommunikation in Echtzeit erfolgt, wird dafür ein Netzwerk verwendet, spricht man von Realtime-Ethernet. Hierbei werden isochrone Zykluszeiten von weniger als einer Millisekunde gefordert, die sich über diverse Verfahren realisieren lassen. Dafür werden Modifikationen am OSI-Layer vorgenommen. Des Weiteren gibt es auch das PROFINET (von Process Field Network). Es handelt sich dabei um einen Standard für Ethernet in industriellen Anlagen. Einige der wesentlichen Punkte sind die Echtzeitfähigkeit, die Integration von Feldbus-Systemen und die Verwendung von anderen Standards wie TCP/IP.

Feldbus als Anwendung

Feldbus ist wie der Name vermuten lässt ein Bussystem, über das Feldgeräte kommunizieren. Feldgeräte sind beispielsweise Messfühler, die diverse Metriken wie Temperaturen oder Druckdaten auslesen können. Der Einsatz des Feldbus ist in Industrieanlagen beliebt, denn er bietet diverse Vorteile. Beispielsweise hält sich der Aufwand bei der Verkabelung in Grenzen, das System kann sich selbst diagnostizieren, die Signalwege sind kurz, was für erhöhte Zuverlässigkeit sorgt und offene Feldbusse ermöglichen vom Hersteller der Geräte unabhängige Datenübertragungen, was die Kosten senkt, da man keine Herstellerbindung eingehen muss.
Um die Kommunikation mittels Feldbus zu regeln, gibt es PROFIBUS (von: Process Field Bus). Es handelt sich dabei um eine Art W3C für die Feldbus-Technik. Hilscher bietet nicht nur entsprechende Produkte an, sondern hilft Partnern in der Industrie beim Profibus-Aufbau und entsprechend ebenfalls der Einrichtung von Ethernet-Feldbus-Systemen und anderen Kommunikationslösungen wie EtherCAT.

EtherCAT als Echtzeit-Ethernet

Der Begriff Realtime-Ethernet bezeichnet eher das Konzept. EtherCAT ist hingegen eine Umsetzung dieses Konzeptes und stammt von Beckhoff Automation. Das Protokoll ist ein IEC-Standard und kann damit von jedem Hersteller, der Echtzeit-Ethernet nach diesem Muster betreiben möchte, verwendet werden. EtherCAT wurde entwickelt, um niedrige Hardwarekosten bei kurzen Zykluszeiten und exakter Synchronisierung zu erreichen. Das wird dadurch erreicht, dass eine Menge Overhead bei der Verarbeitung der Informationen wegfällt. Stattdessen entnimmt ein Empfänger-Gerät (Slave) aus den Informationen nur den Teil, der für ihn bestimmt ist. Das Ende eines Pakets wird dabei nicht abgewartet, die Auswertung beginnt schon dann, wenn klar ist, dass eine Information wichtig ist. Um EtherCAT zu nutzen, ist ein EtherCAT Controller notwendig, wobei es sich hierbei lediglich um Software handelt. Somit können in einem Industrie PC normale PC-Karten für Netzwerke eingesetzt werden.

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