Produktions- und Office-Netzwerk wachsen immer mehr zusammen. Bei der Verknüpfung sollte jedoch bedacht werden, dass jeder Bereich seine speziellen Anforderungen hat, die individuelle Lösungen benötigen. Industrial-Ethernet-Switches ermöglichen den performanten und komfortablen Übergang zwischen beiden Netzwerkwelten.

Zahlreiche Unternehmen greifen beim Netzwerk auf Ethernet nach dem IEEE-Standard 802.3 zurück. Die Vorteile sind unter anderem, dass es sich um einen offenen Standard mit weltweiter Verbreitung und hoher Datenrate handelt, der sich an das Internet anbinden lässt.
Im privaten Bereich hat sich Ethernet als ideales Medium für die Heimvernetzung erwiesen – von der reinen Anbindung von PCs an das Internet bis hin zu immer komplexeren Anwendungen mit intelligenten Fernsehangeboten (Smart TVs), Videos aus dem Internet (Video-on-Demand), Voice-over-IP (VoIP) oder mobilem Datenaustausch über Smart Phones und Tablet PCs.
Ein immer schneller wachsendes, globales Datennetzwerk und immer größer werdende Datenvolumina, sowohl in drahtgebundenen (bis zu 100 Gbit/s) als auch in drahtlosen Netzen (bis zu 1 Gbit/s mit dem WLAN-Standard IEEE 802.11ac), schaffen die Voraussetzung für höhere Mobilität, mehr Informationsaustausch und schnelleres Time-to-Market.

Gleicher Standard, unterschiedliche Prioritäten

Der technologische Fortschritt, die weltweite Akzeptanz und global gültige Standards im Privat- und Büro-Bereich führen dazu, dass Ethernet in der Industrie verstärkt Einzug hält. Wurde bis vor einigen Jahren das Industrienetzwerk meist strikt vom Office-Netzwerk getrennt, verschwimmen die Grenzen heute zunehmend, wobei in der Planung und Ausführung deutliche Unterschiede zu beachten sind. Während im Office-Netzwerk die Authentizität der Daten über allem steht, um das gesamte Unternehmensnetzwerk vor unerlaubtem Zugriff (Industriespionage) zu schützen und nicht durch Hacker-Angriffe lahmgelegt zu werden, müssen beim Produktionsnetzwerk Integrität der Daten, funktionale Sicherheit (Safety) und Deterministik beachtet werden. Mit der Übertragung von Produktionsdaten zwischen Fertigung und industriellem Rechenzentrum am Standort oder unternehmensübergreifendem Rechenzentrum, beispielsweise zur Datensicherung, werden hohe Bandbreiten gefordert. Big Data oder Cloud Computing sind nur zwei Stichworte, die an dieser Stelle genannt seien.
Weiterhin wird eine durchgängige, vertikale Kommunikation von der Feldebene bis zur ERP-Ebene immer wichtiger. Damit für den Anwender das Office- und Industrienetzwerk heute wie ein gemeinsames Netzwerk funktioniert, kommen an den Verbindungsstellen Ethernet-Switches wie Scalance XR 500 von Siemens zum Einsatz. Die Ethernet-Switches erfüllen als Übergangskomponenten sowohl die Anforderungen, die an einen Office-Switch gestellt werden als auch die besonderen Herausforderungen an industrielle Geräte.

Erste Ethernet-Erfahrungen in den 80ern…

Siemens, aus der Automatisierungswelt kommend, kennt die Anforderungen industrieller Applikationen hinsichtlich Deterministik, zyklischem Datenverkehr, Motion Control und funktionaler Sicherheit (Safety). Um diese Anforderungen in einem Ethernet-basierten Netzwerk zu erfüllen, startete das Unternehmen bereits Mitte der 80er-Jahre mit dem Sinec-H1-Bus in die Welt der Ethernet-basierten Kommunikation („Yellow-Cable“). Sinec H1 ist ein Kommunikationsnetz für den Zellenbereich in Basisbandübertragungstechnik gemäß IEEE 802.3 mit Zugriffsverfahren CSMA/CD und mit Vernetzung über Triaxial-Busleitung (H1) und Punkt zu Punkt über Lichtwellenleiter und Sternkoppler (H1FO).
Heute realisieren Industrial-Ethernet-Switches der Scalance X-Produktfamilie in verschiedenen Leistungsklassen mit einer Bandbreite von bis zu 10 Gbit/s ein zuverlässiges und robustes Netzwerk in der Automatisierungslandschaft.

Industrial Backbone als Schnittstelle zwischen Produktions- und Office-Welt

Laut einer Studie der ARC Advisory Group aus dem Jahr 2013 kommunizieren 30,3 Prozent aller weltweit mit Industrial Ethernet vernetzen Maschinen und Anlagen über Profinet. Basierend auf dem Standard-Ethernet nach IEEE 802.3 ist Profinet mit einer Reihe von Vorteilen hinsichtlich Flexibilität, Effizienz und Performance die ideale Plattform für eine zuverlässige Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten innerhalb der Automatisierungszelle.
Die Ethernet-Switches der Produktlinie Scalance XR 500 fassen die einzelnen Automatisierungszellen in einem Industrial Backbone zusammen und binden diese über eine bestehende Firewall-Hardware an den Kern (Core) des Unternehmensnetzwerks an. IT Administratoren können so leichter den Datenfluss industriell genutzter Informationen am Unternehmens- beziehungsweise Produktionsstandort überwachen und verifizieren. Gibt es mehrere Automatisierungszellen je Fertigungshalle, werden diese nochmals in einem Hallennetzwerk (Shopfloor Aggregation) strukturiert.
Siemens kennt auf Basis seiner Erfahrung in der Automatisierung die Anforderungen, die Unternehmen für die Verbindung zwischen Industrial Backbone und Office-Netzwerk stellen. So liegen die Reaktionszeiten für den Servicefall im Industrienetzwerk wesentlich niedriger. Ein Outsourcing eines industriellen Netzes wird somit zumindest risikoreicher. Um eine schnelle Reparatur und Wiederinbetriebnahme zu realisieren, werden die Komponenten des Industrial Backbones häufig im industriellen Umfeld, zum Beispiel in den Fertigungshallen, platziert.
Zusätzlich zu passenden Software-Features aus der Automatisierung wie der bereits genannten Profinet-Funktionalität und IT-Merkmalen wie einer hohen Bandbreite, muss die Hardware industrietauglich sein. Ein weiter Temperaturbereich, hohe Schutzart, redundante Spannungseinspeisung sowie robuste Leitungen und Stecker sind nur einige Merkmale, die von Industrial Backbones gefordert werden. Die Switches der Produktfamilie Scalance X sind für solche Einsatzfälle ausgelegt, verfügen über diese Merkmale und sind noch aus einem weiteren Grund geeignete Komponenten für Industrie-Netzwerke: Der Hersteller bietet eine Ersatzteilvorhaltung von 10 Jahren für seine Scalance-Produkte.

Datentrennung bald Vergangenheit

Die Datentrennung zwischen Office- und Industrienetzwerk gehört schon bald der Vergangenheit an. Bei der Verknüpfung sollte jedoch bedacht werden, dass jeder Bereich seine speziellen Anforderungen hat, die individuelle Lösungen benötigen. Daten, die ausschließlich für das Industrienetz relevant sind, dürfen nicht in das Office-Netzwerk gelangen.
Die Industrial-Ethernet-Switches Scalance XR 500 ermöglichen den performanten und komfortablen Übergang zwischen Produktions- und Office-Netzwerk. Bandbreiten von bis zu 10 Gbit/s, wichtige industrielle Zulassungen und viele von der Industrie geforderte Hardware-Eigenschaften sprechen für einen zuverlässigen und robusten Einsatz im Industrial Backbone eines Produktionsstandortes. Zusätzlich zu standardisierten Office-Features, die unter anderem die Administration durch die IT-Abteilung unterstützen, beinhalten Scalance XR 500-Produkte automatisierungsrelevante Merkmale, wie beispielsweise das Industrial-Ethernet-Protokoll Profinet.