Ethernet – Der Weg zur Industrie 4.0

Ethernet – Der Weg zur Industrie 4.0

SPANGLER – das Plus an Industrie 4.0.

In der Automatisierungstechnik werden neben seriellen Feldbussen zunehmend Ethernet-Systeme für die Datenkommunikation herangezogen.

Klassische Feldbusse eröffneten in der Industrie ein großes Potenzial, doch mit Ethernet steht darüber hinaus eine Basis zur Integration der Automatisierung in der IT bereit, ganz im Sinne von Industrie 4.0. Wohin sich der Branchenstandard entwickelt, erklärt SPANGLER Geschäftsführer Christian Brandmüller.

Herausforderung in der Prozessautomation

Ethernet wird eingesetzt bei Lösungen für die Fertigungs- und Prozessautomatisierung, bei Anwendungen im Überwachungsbereich und für das gesamte Spektrum der Antriebssteuerung. Die Planung solcher Anlagen ist in einer speziellen Richtlinie geregelt, ebenso die Inbetriebnahme und Abnahme. Die Umsetzung dieser Richtline sollte der Fokus allen Bemühens sein.

Messtechnische Überprüfung – das Alpha und Omega

In der Planungsphase muss neben der Netzwerkstruktur auch die Netzlast beachtet werden. Hierzu ist es wichtig, die Zusammenhänge zwischen Aktualisierungsrate, Linientiefe und Netzwerkstruktur zu kennen. Am Ende des Planungsprozesses sollten Informationen zum Anlagenaufbau, Topologie, Komponentenauswahl und eine Auswahl des Übertragungsmediums vorliegen. Für die weiteren Überlegungen ist es auch von enormer Wichtigkeit ein gutes Wissen über die Steckverbinder und Kommunikationsbeziehungen zu haben. Dieses Wissen dient als Grundlage, um die zu übertragenden Datenmengen abschätzen zu können.

Besonders nach der Montage einer Anlage ist eine Qualifikation wichtig, da die Verkabelung im industriellen Umfeld hohen Belastungen ausgesetzt ist. Mit bloßem Auge sind Schäden oder Fehler nicht erkennbar. Immer komplexere Fertigungsabläufe gekoppelt mit elektromagnetisch und witterungsbedingt rauen industriellen Umgebungen erfordern eine robuste Kommunikations-Infrastruktur und die Übertragung von hohen Datenraten unter schwierigen Bedingungen.

Die Abnahme ist in vier Schritte unterteilt:

  1. Sichtprüfung während der Montageabnahme
  2. Abnahmemessung der Verkabelung mit Messprotokoll
  3. Inbetriebnahme des PROFINET-Netzwerkes
  4. Abnahme des Netzwerkes durchführen

Die Hälfte aller Ausfälle stehen im direkten Zusammenhang mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV).

Probleme sind dabei schwieriger zu finden, da die Datenübertragung in einem wesentlich höheren Frequenzbereich stattfindet. Damit liegt der Frequenzbereich der Störung und der Frequenzbereich der Datensignale in einer ähnlichen Größenordnung. Die Störungen sind nicht mehr so eindeutig der EMV zuzuordnen, da sie sich in einem veränderten Zeitverhalten bemerkbar machen und damit leicht mit Softwarefehlern verwechselt werden können.

Christian Brandmüller führt weiter aus: “Richtige EMV kostet nicht mehr, sondern bringt neben Wertsteigerung und Sicherheit auch die teilweise Refinanzierung der Investitionen durch verringerten Reparaturaufwand.“

Zur Lösung gehören das Messen von Leck-, Schirm- und Störströmen sowie die parallelen Untersuchungen mehrerer potentieller Störstrecken.

Skalierbarer Nutzen

SPANGLER hat bei einem Referenzprojekt durch eine ordnungsgemäße Überprüfung des Echtzeitbusses eine Erhöhung der Flexibilität, Effizienz, Verfügbarkeit und Qualität, sowie die Senkung von Produktionszeiten und Kosten realisiert. Für Brandmüller liegt der größte Vorteil in der effizienten Übertragung großer Datenmengen bei gleichzeitiger Wahrung der Echtzeit-Fähigkeit. Aber auch eine entsprechende Scope-Software wartete mit vielen nützlichen Applikationen auf, dazu gehört das Visualisieren der Anlagentopologie in Verbindung mit einer aussagekräftigen Anlagendiagnose.

 

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Überblick beispielhafte Netzwerkstruktur
Proprotocol qualification of the transmission capacity
protocol qualification of the transmission capacity