Thomas Brand, Applikationsspezialist bei Analog Devices in München
Inhaltsverzeichnis
1. Sensoren mit Busanschluss 2. Einsatz im Prozessregler 3. Switch mit integriertem PHY 4. Security ist integriert
Der durch Industrie 4.0 bzw. Industrial Internet of Things (IIoT) getriebenen Wandel hin zur Digitalisierung ist vor allem in der industriellen Automatisierungstechnik deutlich spürbar. Die Produktionslandschaft verändert sich. Die einzelnen Produktionsstätten werden vernetzt, sie kommunizieren untereinander und zwischen unterschiedlichen Unternehmensbereichen, oder gar über Unternehmensgrenzen hinweg. Durch Zustandsüberwachung, Diagnose- und Optimierungsmöglichkeiten von maschinellen Anlagen und technischen Systemen kann die Effektivität der gesamten Produktion signifikant gesteigert werden. Dies verlangt allerdings nach einer stetigen Kommunikation aller Beteiligten des Unternehmens, egal ob Mensch oder Maschine. Sie müssen künftig unzählige von unterschiedlichsten Daten und Parameter untereinander austauschen.
Wo früher die Konnektivität noch relativ einfach gehandhabt wurde und lediglich die analogen Sensorsignale der verschiedenen Anlagen an eine zentrale Steuerung übertragen und dort digitalisiert wurden, verschiebt sich in Zeiten von Industrie 4.0 der Teil der Digitalisierung nun zum Sensor hin. Es kommen sogenannte smarte, intelligente Sensoren zum Einsatz, die an beliebigen Stellen in ein komplexes Netzwerk eingebunden werden und die erfassten physikalischen Größen bereits in digitaler Form über das Netzwerk weiterleiten. Diese intelligenten Sensoren vereinen neben der eigentlichen Messgrößenerfassung bereits einen wesentlichen Teil der Signalaufbereitung und -verarbeitung in einem Gehäuse, wodurch sich zusätzliche Bauteile und vor allem auch Platz auf den Leiterplatten sparen lassen.
Sensoren mit Busanschluss
Ferner sind diese smarten Sensoren oftmals auch mit einer Busschnittstelle versehen. Durch die Digitalisierung der Messgrößen lassen sich wesentlich mehr Daten und diese auch schneller übertragen. Ein weiterer Vorteil liegt in der robusteren digitalen Signalübertragung. Zusätzlich können die busfähigen Sensoren im Idealfall per Plug-&-Play an das Netzwerk angeschlossen werden, d.h. sie werden von der Steuerung automatisch erkannt. Fällt ein Sensor aus, funktionieren die übrigen auch weiterhin.
All dies erfordert jedoch eine allgegenwärtige, hochzuverlässige und echtzeitfähige Vernetzung, angefangen bei den einzelnen Sensoren und Aktuatoren, über Maschinen bis hin zu kompletten Systemen. Das Ganze möglichst unter dem Einsatz einer offenen, herstellerunabhängigen Kommunikationsplattform, damit sich die Prozessabläufe auch systemübergreifend realisieren lassen. Herkömmliche Feldbusse wie Profibus, Modbus oder CC-Link reichen für diese Anforderungen nicht mehr aus. Als wesentlicher Kommunikationsstandard kristallisiert sich Ethernet bzw. das industrielle Ethernet heraus. Ethernet bietet gegenüber bisherigen Feldbussen entscheidende Vorteile, beispielsweise eine effiziente und synchrone Übertragung größerer Datenmengen auf einem gemeinsam genutzten Übertragungsmedium. Zudem bietet industrielles Ethernet die Möglichkeit, die gesamte Kommunikation auf eine einheitliche Basis zu bringen, die das klassische Ethernet um Echtzeitfunktionen und Determinismus ergänzt. Populäre Ethernet-Protokolle wie Profinet, Ethernet/IP, Ethercat oder Powerlink ermöglichen dabei die gemeinsame Nutzung von Ethernet mit konventionellen Protokollen wie http oder TCP/IP.
