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Ethernet in der Prozessindustrie

Arbeitsgruppe präsentiert Konzept für standardisiertes, eigensicheres Ethernet

| Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Die PTB, R. Stahl, Siemens und weitere Partner arbeiten an einem Standard für eigensicheres Ethernet in der Prozesstechnik.
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Die PTB, R. Stahl, Siemens und weitere Partner arbeiten an einem Standard für eigensicheres Ethernet in der Prozesstechnik. (Bild: R. Stahl)

Ethernet einfach einsetzbar in explosionsgefährdeten Bereichen und das auch noch mit Gerätespeisung, interoperabel mit unterschiedlichen Herstellern und ohne aufwändigen Eigensicherheitsnachweis – ist bisher nicht möglich? In Zusammenarbeit mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) haben sich die Firmen R. Stahl, Siemens und andere zum Ziel gesetzt, dies Wirklichkeit werden zu lassen. Erste Ergebnisse wurden auf der Achema vorgestellt.

Waldenburg – Nach dem Einzug von Ethernet in der Fertigungsautomatisierung z.B. mit Profinet kommen auch immer mehr Anwender der Prozessindustrie auf den Geschmack. Die Vorteile eines Fast Industrial Ethernet mit 100 MBit/s gegenüber analogen 4...20 mA-Signalen, ggf. mit Hart, oder den aktuellen 2-Leiter-Feldbussen wie Profibus PA und Foundation Fieldbus H1 mit 31,25 kBit/s erscheinen bestechend.

Anders als in der Fertigungsindustrie besteht in der Prozesswelt aber auch eine starke Forderung nach Explosionsschutz. Zwar gibt es bereits Lösungen für Ethernet in explosionsgefährdeten Bereichen, z.B. Remote I/O über Lichtwellenleiter, aber eine international standardisierte eigensichere Ausführung wie bei Feldbussen fehlte bisher.

Aus diesem Grund hat sich eine Arbeitsgruppe unter Federführung der PTB die Aufgabe gestellt, ein eigensicheres Ethernet zu spezifizieren und dabei so nah wie irgend möglich an den verbreiteten Ethernet-Standards der IEEE 802.3 zu bleiben. Somit stehen neben den bereits heute möglichen Anwendungen auch die zukünftigen Konzepte in Bezug auf z.B. „Industrie 4.0“ oder „Industrial Internet of Things“ offen.

Die Arbeitsgruppe hat mittlerweile unter den genannten Randbedingungen zwei Ausprägungen eines eigensicheren Ethernets definiert: Zur Anbindung von komplexeren Endgeräten ist die Ausführung „Ethernet Ex-i“ geeignet, die Übertragungsraten bis zu 1 GBit/s bei separater Energieversorgung unterstützt. Für einfache Feldgeräte ist die Ausführung „Ethernet Ex-iP“ die bevorzugte Wahl. Nach Vorbild der 2-Leiter-Feldbusse erfolgt die eigensichere Speisung der Feldgeräte zusammen mit einer Full Duplex-Datenübertragung (100 Mbit/s) über das Ethernet-Netzwerk, so dass keine separate Versorgung der Feldgeräte erforderlich ist.

Neben konventionell eigensicherer Speisung ist die Versorgung mit einer sogenannten Pseudo-Linearen Quelle („F4-i“) möglich. Dabei können einem angeschlossenen Gerät bis zu 4 W Nutzleistung eigensicher bereitgestellt werden. Mit einer interessanten Darstellung der Forschungsarbeiten auf der Achema ließ sich bereits erahnen, welches Potenzial in diesem standardisierten Ethernet steckt.

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