Suchen

Switches für die Ethernet-Kommunikation So bringen Sie Intelligenz in Ihr Automatisierungsnetzwerk

Autor / Redakteur: Jan Aulenberg / Dr. Jörg Kempf

Zukunftsgerichtete Applikationen erfordern eine durchgängige Kommunikation, also den nahtlosen Datenaustausch von der Feld- bis in die Leitebene. Leicht gesagt, schwer getan? Der Beitrag verrät, wie Sie selbst komplexe Automatisierungsnetzwerke einfach und wirtschaftlich aufbauen und überwachen.

Firmen zum Thema

Die Managed Switches der Produktfamilie FL Switch 2000 lassen sich in vielfältigen Automatisierungsanwendungen einsetzen.
Die Managed Switches der Produktfamilie FL Switch 2000 lassen sich in vielfältigen Automatisierungsanwendungen einsetzen.
(Bild: Phoenix Contact)

Die durchgehende Ethernet-Kommunikation führt dazu, dass sich die Menge der in den Automatisierungsapplikationen eingesetzten Ethernet-fähigen Geräte ständig erhöht. Damit kommt Switches, die die Informationen innerhalb der Anlage weiterleiten, eine zentrale Bedeutung zu. Denn sie verbinden Komponenten miteinander und regeln den zwischen ihnen notwendigen Datenaustausch. Alle in der Ethernet-Anwendung genutzten Geräte müssen bestimmten Anforderungen genügen.

Dazu gehören die Unterstützung spezieller Protokolle wie Profinet und Ethernet/IP sowie die Erfüllung applikativer Umgebungsbedingungen und branchenspezifischer Zulassungen. Phoenix Contact bietet mit den neuen Varianten 2200 und 2300 der Produktfamilie FL Switch 2000 Komponenten, die auf die besonderen Ansprüche moderner Automatisierungsnetzwerke abgestimmt sowie auf eine flexible Verwendung ausgerichtet sind.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Den Inbetriebnahmeaufwand minimieren

Viele Anwender möchten ihre Netzwerke in der Regel mit möglichst wenigen unterschiedlichen Gerätetypen aufbauen. Deren Inbetriebnahme sollte sich zudem intuitiv gestalten. Um den Konfigurationsaufwand zu minimieren, ohne dabei die umfangreichen Management-Funktionen aufgeben zu müssen, erlauben die Switches verschiedene Möglichkeiten zur einfachen Geräteeinstellung. Neben der bei Managed Switches üblichen Option der Konfiguration über ein Browser-basiertes Web-based Management und SNMP (Simple Network Management Protocol) stehen alternativ eine SD-Karte, ein Smart Mode-Button am Gerät sowie die kommandobasierte Konfiguration über ein CLI (Command-line Interface) zur Verfügung.

Der Inbetriebnahmeaufwand lässt sich insbesondere durch den Einsatz einer SD-Karte reduzieren. Mit der vorbereiteten Karte kann der Switch während der ersten Inbetriebnahme automatisch konfiguriert werden. Zu diesem Zweck muss der Anwender die SD-Karte nur in das Gerät stecken und kann sie nach dem erstmaligen Booten wieder entfernen. Auf diese Weise ist die Karte zur Konfiguration weiterer Switches nutzbar. Entsprechende Dateien für die Standard-Einstellungen sind kostenfrei als Download erhältlich.

Das optimale Übertragungsmedium wählen

Aufgrund der großen Variantenvielfalt kann der Anwender für unterschiedliche Verwendungszwecke in seiner Anlage einen Switch aus der gleichen Produktfamilie auswählen. So entfällt einerseits der Einarbeitungsaufwand der Mitarbeiter in verschiedene Gerätetypen. Auf der anderen Seite lässt sich der jeweils wirtschaftlich am besten geeignete Switch mit der passenden Anschlussausprägung einsetzen.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Neben den klassischen Varianten mit bis zu acht RJ45-Kupferanschlüssen umfasst das Portfolio dazu auch Komponenten mit bis zu vier Glasfaseranschlüssen für komplexe Lichtwellenleiter-Netzwerke. Unterschiedliche Anschlussmöglichkeiten für Multimode- und Singlemode-Verbindungen im SC- und ST/BFOC-Format sowie Combo- und SFP-Ports für Leitungslängen bis maximal 80 Kilometer eröffnen dem Anwender eine noch größere Flexibilität bei der Auswahl des optimalen Übertragungsmediums.

In bestimmten industriellen Bereichen können Geräte lediglich dann genutzt werden, wenn sie über die entsprechenden branchenspezifischen Zulassungen verfügen. Insbesondere in der Prozessindustrie gibt es eine Vielzahl an Zertifizierungen, in deren Rahmen die Komponenten gemäß den branchenüblichen Anforderungen geprüft und für die jeweilige Verwendung bestätigt werden. Das gilt natürlich ebenso für die industriellen Ethernet Switches. Damit sie sich möglichst flexibel einsetzen lassen, bieten die FL Switch 2000 in den Varianten 2200 und 2300 alle gängigen Zulassungen der prozesstechnischen Branche. Die Geräte sind also gemäß IECEx, Atex und UL Class I Div 2 zertifiziert.

Protokollspezifische Funktionen unterstützen

Zahlreiche Anwender setzen in ihren Steuerungssystemen auf Ethernet-basierte Automatisierungsprotokolle wie Profinet oder Ethernet/IP. Daraus ergibt sich die Anforderung, dass auch die übrigen im Netzwerk installierten Komponenten die protokollspezifischen Funktionen unterstützen müssen. Um in diesem Zusammenhang ebenfalls eine flexible Nutzung zu ermöglichen, eignet sich die Produktfamilie FL Switch 2000 sowohl für die Anwendung in Profinet- als auch Ethernet/IP-Steuerungssystemen.

In Profinet-Netzwerken beinhalten die Geräte neben dem PTCP-Filter (Precision Time Control Protocol) zur Sicherstellung der Echtzeiteigenschaften den Redundanzmechanismus MRP (Media Redundancy Protocol) und die Funktion LLDP (Link Layer Discovery Protocol) zur Nachbarschaftserkennung und zum einfachen Komponententausch. Für einen optimalen Datenfluss in Ethernet/IP-Netzwerken, der durch Multicast-Filterfunktionen erreicht wird, stellen die Switches zudem die Funktion IGMP Snooping/Querier zur Verfügung. Für die Vergabe von IP-Adressen durch den Switch umfassen die Geräte ferner das in Ethernet/IP-Netzwerken oftmals verwendete DHCP (Dynamic Host Control Protocol).

Switches, WLAN-, Security-Komponenten verwalten

Der Trend zu immer größeren Automatisierungsnetzwerken führt in den letzten Jahren dazu, dass eine steigende Anzahl von Anwendern mit dem Management der eigenen Netzwerke überfordert ist oder sich über den hohen zeitlichen Aufwand und die damit verbundenen Kosten beklagt. Aus diesen Gründen suchen sie nach einer Lösung, mit der sich das Netzwerk einfach verwalten lässt.

Die neue Software FL Network Manager von Phoenix Contact stellt für derartige Anforderungen eine optimale Lösung dar. Denn das Tool bietet von der initialen Geräteparametrierung über Überwachungsfunktionen im laufenden Betrieb bis zur einfachen Konfigurations- und Firmware-Verwaltung alle wichtigen Funktionen, um Switches sowie WLAN- und Security-Komponenten zu managen.

Mussten Firmware-Updates in der Vergangenheit noch auf jedem einzelnen Gerät durchgeführt werden, können mit dem FL Network Manager nun sämtliche Geräte in einem Schritt aktualisiert werden. Ebenso einfach gestaltet sich die Verwaltung der Gerätekonfigurationen im Netzwerk. So lassen sich alle Konfigurationsdateien mit einem Mausklick lokal speichern und im Bedarfsfall wieder auf einem (Austausch-)Gerät zur Verfügung stellen.

Durch die integrierten BootP-/DHCP- sowie TFTP-Server-Funktionen wird dem Anwender außerdem der Einsatz verschiedener Software-Tools zur Geräteparametrierung erspart. Der FL Network Manager beinhaltet also sämtliche wesentlichen Managementfunktionen für ein Automatisierungsnetzwerk in einer übersichtlichen Software.

Ergänzendes zum Thema
Router mit neuen Security-Funktionen

Apropos Sicherheit: Der Security-Router FL mGuard RS4000 TX/TX-P von Phoenix Contact bietet jetzt einen erweiterten Temperaturbereich sowie die Zulassung Atex und IECEx. Zusätzlich werden ab der Firmware 8.5 mehrere Security-Funktionen werksseitig im Gerät freigeschaltet. Dazu zählen die Deep Package Inspection-Module für OPC Classic und Modbus/TCP, um eine feingranulare Absicherung des entsprechenden Datenaustauschs zu ermöglichen, sowie die Firewall-Redundanzfunktionen mit und ohne VPN (Virtual Private Network). Zudem wird die 250-VPN-Lizenz freigegeben, sodass mit bis zu 250 Gegenstellen gleichzeitig kommuniziert werden kann.

Auch das CIFS Integrity Monitoring ist verfügbar, damit sich nicht-patchbare Systeme ebenfalls schützen lassen. Die Bestellung einzelner mGuard-Lizenzbriefe ist bei diesem Produkt also nicht mehr erforderlich. Der Security-Router kann in einem Defense-in-Depth-Konzept nach ISA-99 respektive IEC 62443 eingeplant werden und sichert kleine und große Produktionsnetzwerke zuverlässig ab.

* Der Autor ist Produktmanager Netzwerktechnik, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont.

(ID:44762666)