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ter an das Standardnetz angebunden wird. Innerhalb dieses
Subnetzes werden unter Vermeidung von Kollisionen zyklisch
Daten zwischen den Teilnehmern ausgetauscht. Der Ablauf wird
durch einen Managing Node in ähnlicher Weise wie durch ein
Busmaster koordiniert. Dieses Subnetzwerk ist nicht kompatibel
zum Standard-Ethernet und benötigt als Netzkomponenten Hubs,
also passive Sternverteiler ohne Switch-Funktionalität. Der Open
Mode ist analog anderer Echtzeitkonzepte wie z.B. Ethernet IP zu
sehen. Switches sind hier grundsätzlich nutzbar.
ETHERCAT
EtherCat weicht von der Standardtopologie ab. EtherCat ist immer
als Ring realisiert, bei dem das Ethernet-Telegramm jeden
Teilnehmer durchläuft. Die direkte Adressierung entfällt. Der
Teilnehmer weiß anhand des Subtelegramms, welche Daten innerhalb
des Telegramms für ihn bestimmt sind, was auch durch eine
zusätzliche Hardware erreicht wird. Auch bei EtherCat erfolgt die
Synchronisation der Uhren über die IEEE 1588.
Im Gegensatz zu Ringen basierend auf Standard Ethernet-Technologie
(Layer 1+2), bei denen der Ring durch den Spanning Tree
Algorithmus getrennt wird, ist bei EtherCat der Ring physikalisch
geschlossen. Damit ist schon von dieser Ebene aus betrachtet ein
Switch nicht sinnvoll.
Es werden allerdings virtuelle Switche angeboten, die über den
Master die Telegramme an angeschlossene Standard Ethernet-
Gerät weiterleiten.
ENTWICKLUNG DER SWITCH-TECHNOLOGIE
Die Switch-Funktionalität wird zukünftig zum Teil in die Geräte
wandern, die primär zum Aufbau einer Linientopologie gedacht
sind. Damit findet eine Integration von Topologie und Gerätefunktion
statt. Das Netzwerk würde seinen autarken Charakter verlieren,
wie es den im Office basierend auf der Norm für strukturierte
Verkabelung (ISO/IEC 11 801) inne hat.
Die Verkabelung wird für diese Geräte nur noch die Geräteverbindung
sein.
Führt man diesen Gedankengang immer weiter aus, so verliert
das Netz gänzlich an Struktur. Der Verlust von Strukturen im
Netz wiederum ist aus Security und Safety, aber auch aus Performance-Gesichtspunkten
wie bei Antriebsapplikationen, nicht
erwünscht. Auch werden innerhalb eines Schaltschranks Funktionen
auch zukünftig zusammengefasst, die über einen Switch,
der zwischen dem Schaltschrank und der Außenwelt liegt (Inbetween),
steckbar ausgeführt sind. Switches entkoppeln nicht
nur datentechnisch sondern auch mechanisch Segmente.
Mit dem CBA (Component Based Automation), also dem Komponentenmodell,
ist die PNO in Richtung Strukturierung einen
deutlichen Schritt nach vorne gegangen, denn reproduzierbare
Strukturen vereinfachen auch das Engineering gravierend.
Der Verlust jeglicher Struktur ist also nicht das endgültige Ziel,
sondern es ist vielmehr erforderlich, sinnvolle Strukturen zu
schaffen. Das können sein:
l
Bereiche vernetzter Antriebe
l
Sicherheitsbereiche
l
Komponenten einer Anlage oder mechanische Einheiten
l
Bereiche für das Bedienen und Beobachten
Alle Switches, die zukünftig diese Segmentierung unterstützen,
sind notwendig. Switches für diese Aufgaben haben erweiterte
Funktionen wie z.B. die der Firewall oder des Routers. Weitere
Funktionen aus dem Bereich der Diagnose sind denkbar.
Der Switch wird im industriellen Umfeld mit neuen Funktionen
aufgerüstet werden und müsste gänzlich neu bewertet werden.
Er wird weiterhin Switch heißen, auch wenn seine Aufgabe mit
der eines „Schalters“ nichts mehr zu tun hat. Er wird mehr und
mehr das Medium zur Strukturierung und Segmentierung von
Netzen sein.
Durchführungs-Switch
Andreas Huhmann
Market Manager Industry
HARTING Deutschland GmbH & Co. KG
andreas.huhmann@HARTING.com
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