Um Ethernet in automatisierten Umgebungen erfolgreich einzusetzen, müssen die hohen Anforderungen solcher Anwendungen hinsichtlich Leistung, Flexibilität, Verfügbarkeit und Deterministik erfüllt werden. Insbesondere in Märkten, in denen kurze Zykluszeiten für die Bestimmung der Anwendungsqualität entscheidend sind, ist die Netzwerkleistung von zentraler Bedeutung.
Ein Beispiel aus dem Industriebereich verdeutlicht die Problematik: In einer Anwendung im Verpackungsmaschinenmarkt wurden zunächst herkömmliche Standard-Ethernet-Switches in vernetzten Modulmaschinen eingesetzt, da die Netzwerkgeschwindigkeit in diesem Segment für die Steuerung und Verwaltung mehrerer Einheiten, E/A-Schnittstellen und HMIs zur Visualisierung und Bedienung als ausreichend erschien. Um eine vertikale und horizontale Integration zu erreichen, wurden die Maschinenmodule über externe Switches mit Geräten in anderen Modulen sowie mit dem Firmennetzwerk verbunden.
Von der Theorie zur Praxis:
Trotz sorgfältiger Planung traten in der Praxis jedoch Probleme auf. Die Steuerung meldete wiederholt und in unregelmäßigen Abständen Netzwerkfehler, die Maschinen zum Stillstand und Neustart zwangen. Diese Fehler sind besonders gravierend, wenn keine offensichtliche Ursache gefunden werden kann, hohe Verfügbarkeit aber absolut unerlässlich ist. Selbstverständlich sind die Betreiber von Automatisierungssystemen sehr daran interessiert, diese Fehler zu beseitigen.
HARTINGs Lösung:
Nach eingehender Suche wurde die Lösung in der Implementierung eines HARTING Fast Track Switch (FTS) gefunden. Der FTS erfasst Automatisierungsdaten und sendet wichtige Daten mit hoher Priorität und im beschleunigten Modus, unabhängig vom übrigen Netzwerkverkehr. Dadurch wird sichergestellt, dass Steuersignale stets rechtzeitig empfangen werden.
Durch die Verwendung in den Switch-Köpfen definierter Felder identifiziert der Fast Track Switch beispielsweise einen EtherNet/IP- oder PROFINET-Frame. Anstatt diese Daten im üblichen „Store-and-Forward“-Modus zu verarbeiten, wechselt der Switch in den „Cut-Through“-Modus, was zu einer deutlichen Leistungssteigerung führt. Darüber hinaus können Automatisierungs-Frames Vorrang vor Nicht-Automatisierungs-Frames haben, falls letztere den Durchgang von Daten mit hoher Priorität im Fast Track-Switching behindern. Dank dieses Konzepts bieten Fast Track Switches die von der Verpackungsindustrie geforderten Hochleistungslösungen. Fast Track garantiert die erforderlichen Übertragungszeiten für Automatisierungsdaten und gewährleistet somit die Verfügbarkeit.
Autor:
Anja Dienelt, Produktmanagerin ICPN, Deutschland, HARTING Technologiegruppe,
