Das Konzept von Industrial Ethernet: Industrial Ethernet hat sich mittlerweile von der Informationsschicht auf die Steuerungs- und Geräteschicht ausgedehnt und ist fester Bestandteil von Feldsteuerungsnetzwerken geworden. Betrachtet man alle Ethernet-Inhalte im Kontext der industriellen Steuerung, lässt sich das Konzept von Industrial Ethernet allgemeiner fassen. Der aktuelle Anwendungsstand von Ethernet im Steuerungsbereich lässt sich in drei Aspekte unterteilen: (1) Ethernet in Kombination mit anderen Steuerungsnetzwerken: Ethernet entwickelt sich zunehmend in Richtung Feldebene und integriert sich so weit wie möglich mit anderen Netzwerkformen. Dies ist eine zentrale Herausforderung für Industrial Ethernet. Allerdings wurden Ethernet und die TCP/IP-Protokolle ursprünglich nicht für den Steuerungsbereich entwickelt. Sie unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht – wie Architektur, Protokollregeln, physikalischen Medien, Daten, Software und Anwendungsumgebung – erheblich von ausgereiften Automatisierungslösungen (wie SPS, DCS, FCS). Eine vollständige Integration ist daher schwierig. Andere Steuerungsformen und Ethernet behalten somit ihre jeweiligen Vorteile und ergänzen sich. Dies ist das gängigste Anwendungsmodell für Ethernet im Steuerungsbereich. (2) Dediziertes Industrial-Ethernet-Steuerungsnetzwerk: Hierbei handelt es sich um Industrial Ethernet im engeren Sinne. Es verwendet proprietäre Technologien, die sich von herkömmlichem Ethernet unterscheiden, und nutzt die Ethernet-Struktur zur Realisierung der Feldbus-Steuerungsfunktionen. Traditionelles Ethernet verwendet eine Bus-Topologie und das CSMA/CD-Kommunikationsverfahren. Bei hohen Echtzeitanforderungen verzögert sich die Übertragung wichtiger Daten. Dieses Phänomen wird als Ethernet-Unsicherheit bezeichnet. Dies ist einer der Hauptgründe, warum Ethernet lange Zeit nicht direkt in der Prozesssteuerung eingesetzt werden konnte. Ein echtes Industrie-Ethernet sollte das Echtzeitproblem zuverlässig lösen können. Obwohl Industrie-Ethernet wie herkömmliches Ethernet dem IEEE-802.3-Standard entspricht, unterscheidet sich die Arbeitsumgebung von Industrie-Ethernet-Geräten deutlich von der in Büroumgebungen. Daher müssen Industrie-Ethernet-Geräte in einem breiten Temperaturbereich arbeiten, robust (vibrations- und stoßfest) sein, auf Schienen montiert werden können, über eine redundante Stromversorgung verfügen und mit 24 V DC betrieben werden. Darüber hinaus muss die Steuerungsnetzwerklösung mit Ethernet die Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllen. (3) Eingebettete Ethernet-Steuerung: Mit der Entwicklung der Informationstechnologie wird Ethernet in Gebäuden, Fabriken und sogar Privathaushalten in großem Umfang zur Informationsübertragung eingesetzt. Diese herkömmlichen Ethernet-Netzwerke sind flexibel, komfortabel und kostengünstig und lassen sich nahtlos in das Internet integrieren. Aufgrund des Internets wird diese Art von Netzwerkarchitektur mit Sicherheit rasant wachsen. Eingebettetes Internet ist der aktuelle Trend in der Netzwerkentwicklung. Es ermöglicht allen netzwerkfähigen Geräten – von Computern, PDAs und Kommunikationsgeräten bis hin zu Instrumenten und Haushaltsgeräten – die Kommunikation und Vernetzung über das Internet. Diese Geräte sind typischerweise über ein lokales Netzwerk (LAN) mit dem Internet verbunden, anstatt sich direkt einzuwählen. In der heutigen, von LANs dominierten Welt bildet ein eingebetteter, TCP/IP-fähiger Netzwerkcontroller die Grundlage für den LAN- und Internetzugriff dieser Geräte. Allerdings kann ein solches, auf herkömmlichem Ethernet basierendes LAN die Anforderungen an Echtzeitkommunikation, komplexe Konfigurationen von technischen Modellen und hohe Interoperabilität zwischen Geräten auf der Anwendungsschicht nicht erfüllen. Auch bestimmte spezielle Anforderungen industrieller Anlagen, wie z. B. Eigensicherheit, raue Umgebungsbedingungen und Zuverlässigkeit, werden nicht erfüllt. Hauptzweck ist es, herkömmliches Ethernet für Feldgeräte mit seriellen Schnittstellen zu erweitern und so Datenerfassung und -überwachung zu ermöglichen. II. Drei Entwurfskonzepte für industrielle Ethernet-Steuerungssysteme: 1. Integriertes System aus Ethernet- und Steuerungsnetzwerk. Ein Unternehmensnetzwerk besteht im Allgemeinen aus zwei Teilen: einem Informationsnetzwerk zur Verarbeitung von Management- und Entscheidungsinformationen und einem Steuerungsnetzwerk zur Verarbeitung von Echtzeit-Mess- und Steuerungsinformationen aus dem Unternehmen. Das Informationsnetzwerk befindet sich üblicherweise in der oberen mittleren Schicht des Unternehmens, verarbeitet große Mengen vielfältiger und sich ständig ändernder Informationen und zeichnet sich durch hohe Geschwindigkeit und umfassende Funktionalität aus. Das Steuerungsnetzwerk befindet sich hauptsächlich in der unteren mittleren Schicht des Unternehmens, verarbeitet Echtzeit-Feldinformationen und zeichnet sich durch einfache Protokolle, hohe Fehlertoleranz, Sicherheit, Zuverlässigkeit und geringe Kosten aus. Ein Unternehmensnetzwerk ist somit eine Integration von Steuerungs- und Informationsnetzwerken, und die Realisierung eines integrierten und einheitlichen Unternehmensnetzwerks ist zum Ziel der unternehmensweiten Automatisierung und Digitalisierung geworden. Um dieses Ziel zu erreichen, kann eine hybride Steuerungsnetzwerkstruktur durch die Vereinheitlichung von Steuerungs- und Informationsnetzwerken auf einer Ethernet-Basis entworfen werden (siehe Abbildung 1). Dieses System besteht aus Feldbus, SPS, eingebettetem Steuerungssystem, Industrie-Steuerungsrechner, Workstations, Datenbankserver, Dateiserver, Gateway und Ethernet-Switches. Je nach Hybridisierungsgrad und Umfang der Steuerungsfunktionen variieren die spezifische physikalische Struktur und Implementierung erheblich. Das System basiert auf einem zentralen Switch oder Netzwerk-Switch, der einen Datenbank- und einen Dateiserver umfasst und eine Sterntopologie aufweist. Ethernet-Switches verfügen über Ports mit Bandbreiten von 10 Mbit/s, 25 Mbit/s und 100 Mbit/s. Üblicherweise wird ein 100-Mbit/s-Port verwendet, um den Server mit dem Netzwerk zu verbinden und so den Bandbreitenbedarf von Industrie-PCs, SPSen, Embedded-Controllern und Workstations zu decken, die häufig auf den Server zugreifen. Überwachungs-Workstations dienen der Überwachung des Betriebszustands des Steuerungsnetzwerks. Für Multimedia-Funktionalität kann ein 25-Mbit/s-Port angeschlossen werden. Als Steuergeräte können beispielsweise industrielle Steuerungssysteme, Feldbus-Steuerungsnetzwerke, SPSen oder Embedded-Steuerungssysteme eingesetzt werden. Industrielle Steuerungssysteme werden über Ethernet-Karten mit Netzwerk-Switches oder Switching-Hubs verbunden; Feldbus-Steuerungsnetzwerke werden über Datengateways mit Ethernet-Steuerungsnetzwerken verknüpft. Es gibt zwei Möglichkeiten, auf SPSen zuzugreifen: (1) SPSen mit Ethernet-Karte können über Ethernet mit Netzwerk-Switches oder Switching-Hubs verbunden werden; (2) SPSen ohne Ethernet-Karte müssen über RS-485/232 konvertiert und anschließend über die im Industrie-PC integrierte Ethernet-Karte mit Netzwerk-Switches oder Switching-Hubs verbunden werden. Hochgeschwindigkeits-Steuergeräte können über 25-Mbit/s-Ports angeschlossen werden; zahlreiche Standard-Steuergeräte können an 10-Mbit/s-Switching-Hub-Ports angeschlossen werden. Bei großen Steuerungsnetzwerken kann eine segmentierte Struktur verwendet werden, um ein größeres Netzwerk zu bilden. Jeder Switching-Hub und jedes Steuergerät bildet ein relativ unabhängiges Steuerungs-Subnetz, und mehrere Steuerungs-Subnetze werden zu einem großflächigen Steuerungsnetzwerk verbunden. 2. Dediziertes Industrie-Ethernet a. Verbesserung der Ethernet-Unsicherheit Traditionelles Ethernet verwendet eine Bus-Topologie und CSMA/CD-Kommunikation (Multiple Access Carrier Sense Collision Detection). Bei hohen Echtzeitanforderungen kann es aufgrund von Kanalüberlastung und Kollisionen zu Verzögerungen bei der Datenübertragung kommen. Es wird allgemein angenommen, dass diese „Unsicherheit“ von Ethernet die Erfüllung der Echtzeitanforderungen von Steuerungssystemen erschwert. Obwohl Ethernet von Natur aus kein deterministisches Netzwerk ist, zeigen Untersuchungen, dass die folgenden Maßnahmen die Deterministik effektiv verbessern können: (1) Erhöhung der Netzwerkbandbreite durch Fast Ethernet: Durch Maßnahmen wie Bandbreitenerhöhung, Begrenzung der Stationsanzahl im Bus und Steuerung des Netzwerkverkehrs kann das Busnetzwerk bei gleichem Kommunikationsvolumen unter geringer Last gehalten werden. Dies reduziert Kollisionen aufgrund von Kanalbelegungskonflikten und verbessert somit die Echtzeitfähigkeit und die Deterministik der Netzwerkkommunikation. (2) Einsatz von Switched Ethernet: Der Ersatz der ursprünglichen Bus-CSMA/CD-Technologie durch Switching-Technologie vermeidet Kollisionen, die durch die gemeinsame Nutzung und Konkurrenz mehrerer Stationen um den Kanal entstehen, reduziert die Verschwendung von Kanalbandbreite und ermöglicht Vollduplex-Kommunikation, wodurch die Kanalauslastung verbessert wird. Es wird geschätzt, dass ein Netzwerk in Shared Ethernet seine Deterministik bei einer Auslastung unter 10 % beibehalten kann. Dies entspricht Übertragungsgeschwindigkeiten von 120 kbit/s bzw. 1200 kbit/s für 10-Mbit/s- bzw. 100-Mbit/s-Netzwerke. Mit Switched Ethernet kann die Auslastung auf bis zu 50 % steigen, und die Übertragungsgeschwindigkeiten erreichen 600 kbit/s bzw. 6000 kbit/s. Switched Ethernet vermeidet effektiv Kollisionsdomänen und verbessert so die Übertragungseffizienz deutlich. Allerdings ist die Netzwerkbandbreite nicht unbegrenzt, und auch in Switched Ethernet treten Portkonflikte, Kollisionen und Wartezeiten auf. Um dieses Problem zu lösen, haben einige Hersteller spezielle Ethernet-Technologien entwickelt und ihre dedizierten Netzwerke entsprechend angepasst. Eine dieser Technologien ist der Einsatz von dedizierten Ethernet-Hubs, die als Netzwerk-Arbitratoren fungieren. Neben der Steuerung der Übertragungszeit zwischen den Kommunikationspartnern priorisiert der Hub auch die übertragenen Datenpakete und stellt so sicher, dass jede Nachricht Echtzeitparameter wie die Übertragungspriorität enthält. Dieser intelligente Hub kann zudem dynamisch die Ethernet-I/O-Schnittstelle des zu kommunizierenden Feldgeräts erkennen und die interne von der externen Kommunikation trennen, indem er Adressraum zuweist, um die Unabhängigkeit der Feldsteuerungsinformationen zu gewährleisten. (b) Echtzeit-Feldinstrumente werden an eine dedizierte Ethernet-Eingangsadresse angeschlossen und übertragen Daten über vollständig getrennte Leitungen, um Übertragungsverzögerungen und Leitungsblockaden durch Echtzeitdaten zu vermeiden. (c) Echtzeitfunktionen werden dem Ethernet-Protokoll hinzugefügt, und die Deterministik und Kompatibilität von Ethernet werden durch die Integration des zugrunde liegenden Protokolls sichergestellt. b. Maßnahmen zur effektiven Verbesserung der Ethernet-Zuverlässigkeit: (1) Industrielle Ethernet-Komponenten sind zunehmend verfügbar. Siemens, Starcom und andere Unternehmen haben industrielle Ethernet-Produktreihen auf den Markt gebracht. (2) Aufgrund des Fehlerwiederübertragungsmechanismus von Ethernet ist es theoretisch unmöglich, die Ausbreitung von Single-Point-of-Failures in Ethernet vollständig zu verhindern. Es können jedoch Maßnahmen ergriffen werden, um dieses Phänomen zu minimieren und die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems zu verbessern: (a) Redundante Konfiguration verwenden. Die Kommunikationsgeräte des Kommunikationsnetzwerks und die Knotenpunkte sind redundant konfiguriert und verfügen über eine automatische, nahtlose Umschaltung. Dies setzt effektive Fehlerdiagnosemethoden voraus. (b) Falls möglich, sollte eine Echtzeit-Netzwerküberwachungssoftware konfiguriert werden, um den Kommunikationsstatus des gesamten Netzwerks sowie den Hardware- und Softwarebetrieb jedes Knotens kontinuierlich zu überwachen. Sobald eine Anomalie erkannt wird, sollte der fehlerhafte Knoten umgehend isoliert und ein entsprechender Alarm ausgelöst werden. c. Bei der Verwendung von Ethernet in der Informationstechnologie umfasst die Anwendungsschicht gängige Protokolle wie HTTP, FTP und SNMP. In der industriellen Steuerungstechnik hingegen spiegelt sich die Anwendungsschicht in der Echtzeitkommunikation, Objekten zur Systemkonfiguration und Anwendungsprotokollen für Engineering-Modelle wider. Derzeit existiert kein einheitliches Anwendungsschichtprotokoll. Weit verbreitete Protokolle, die in entsprechenden Produkten implementiert wurden, sind beispielsweise Ethernet/IP von Rockwell und ODVA, HSE von FF, Modbus/TCP von Schneider Electric und Profinet von Siemens, das von Profibus International unterstützt wird. d. Beispiel für dediziertes industrielles Ethernet: Das E-Control-System von Optimation, Inc. (USA) ist ein integriertes industrielles Automatisierungssystem, das auf dem OptiLogic Ethernet-Controller und der Think&Do-Software von Optimation basiert und mit unterstützenden Hardware-, Netzwerk- und Verkabelungsmodulen kombiniert wird. Es verwendet ein spezielles Master-Slave-Übertragungsprotokoll mit zugehörigen E/A-Anschlüssen in einem unabhängigen Netzwerk (nicht mit herkömmlichen Büronetzwerken verbunden). Dadurch arbeitet es wie ein vollständig definiertes Steuerungsnetzwerk mit einer Reaktionsgeschwindigkeit, die die von herkömmlichem Ethernet deutlich übertrifft. Die Basisplatine des OptiLogic RTU Ethernet-Controllers verfügt über eine Ethernet-Schnittstelle, eine Standard-RS-232-Schnittstelle und mehrere Steckplätze für E/A-Module. E/A-Mess- und Steuermodule können direkt in die entsprechenden Steckplätze eingesetzt werden. Jeder OptiLogic Ethernet-Controller kann mit mehreren voll funktionsfähigen E/A-Modulen konfiguriert werden, z. B. für Fernsignalisierung (DI), Fernsteuerung (DO), Telemetrie (AI), Fernjustierung (AO), Hochgeschwindigkeitszähler, duale serielle Kommunikation usw. Außerdem kann er über einen RS-232/485-Konverter direkt mit Geräten verbunden werden. Für eine automatisierte Verpackungswerkstatt eines Chemieunternehmens wurde ein Feldsteuerungssystem mit der E-Control-Lösung entwickelt. Gemäß den Designanforderungen verwendet das System zwölf Hochgeschwindigkeits-Impulszähl-Eingangsmodule (OL2258), zwei 8-Kanal-Analog-Eingangsmodule (OL2418), drei 8-Punkt-DC-Eingangsmodule (OL2208), zwei 8-Punkt-Relaisausgangsmodule (OL2108) und fünf 4-Kanal-Spannungsausgangsmodule (OL2304, jeweils kanalunabhängig). Zusammen mit einem OptiLogic Ethernet-Controller, der Think&Do-Software und einem intelligenten Switching-Hub bildet dies das E-Control-System. Um zu verhindern, dass gelegentliche Ausfälle des Hauptrechners das System lahmlegen, wurde aufgrund der hohen Zuverlässigkeitsanforderungen ein redundantes Rechnerdesign eingesetzt. Zwei Industrie-PCs sind mit derselben Think&Do-Steuerungssoftware ausgestattet. Neben dem simultanen Ethernet-Zugriff verbindet ein serielles Kabel (das keine Netzwerkbandbreite beansprucht) die beiden Rechner und ermöglicht ihnen so die gegenseitige Überwachung ihrer Betriebsabläufe. Ein Computer führt alle Programme aus und fungiert als Hauptrechner. Seine Netzwerkkarte ist aktiviert, um Informationen mit dem gesamten Steuerungssystem auszutauschen. Der andere Computer, der sogenannte Slave-Computer, befindet sich im Hot-Standby-Modus. Seine Netzwerkkarte ist deaktiviert; er überwacht lediglich den Betrieb des Hauptrechners. Sobald der Slave-Computer eine Fehlfunktion des Hauptrechners erkennt, startet er sofort das Hauptprogramm und wird zum Hauptrechner. Nach Behebung des Fehlers übernimmt der andere Computer wieder die Funktion des Slave-Computers, und beide überwachen sich weiterhin gegenseitig. Da sich beide Computer eine einzige IP-Adresse teilen, ist nur die Netzwerkkarte eines Computers aktiviert, um die Eindeutigkeit der Datenübertragung zu gewährleisten. Basierend auf dieser Konfiguration werden insgesamt 24 E/A-Module benötigt. Da das OptiLogic Ethernet-Controller-Rack maximal 8 E/A-Modulsteckplätze bietet, wurden drei 8-Steckplatz-RTU-Racks (OL4058) zusammen mit den entsprechenden Bedienfeldern ausgewählt. Die drei 8-Slot-RTU-Racks, zwei Industrie-PCs und ein Netzwerkdrucker – insgesamt sechs Knoten – bilden das Werkstatt-Subnetz, das über einen 3COM 8-Port-Switch gesteuert wird. Die Systemstruktur ist in Abbildung 2 dargestellt. Die sechs Netzwerkgeräte und der Switch bilden eine Sterntopologie. Dieses System ist leicht erweiterbar und einfach zu installieren und zu testen. Um E/A-Überwachung und -Steuerung hinzuzufügen, wird lediglich ein OptiLogic Ethernet-Controller installiert, das entsprechende E/A-Modul eingesetzt und mit einem Straight-Through-Kabel an den Switch-Port angeschlossen. Darüber hinaus kann dieses Werkstatt-Subnetz als untergeordnetes Steuerungsnetzwerk mit dem übergeordneten Ethernet-Netzwerk verbunden werden, wobei der Industrie-PC als Stationssteuereinheit fungiert und sich so in eine Steuerungs-Workstation verwandelt. Das herausragendste Merkmal der Think&Do-Steuerungssoftware ist ihre exzellente Netzwerkdatenbank-Sharing-Funktion – TagLink. TagLink ist eine Kommunikationsschnittstelle, die es mehreren Steuerungsrechnern mit Think&Do-Software ermöglicht, ohne Entwicklungsaufwand über 10M/100M-Ethernet miteinander zu kommunizieren und so eine einheitliche Programmierumgebung und eine einheitliche, globale Steuerungsdatenbank zu nutzen. Unabhängig vom Standort des E/A-Knotens oder dem ihn verwaltenden Steuerrechner können andere Rechner auf dessen Informationen zugreifen, genau wie auf ihre eigenen E/A-Informationstabellen. Das Think&Do-Softwaresystem kann sowohl innerhalb der Stationssteuereinheit als auch als übergeordnete Host-Steuerungssoftware betrieben werden. Obwohl jeder Rechner die E/A-Steuerlogik über 10M Industrial Ethernet und OptiLogic RTU ausführt, funktioniert das gesamte Steuerungssystem, als liefe es auf einem einzigen Rechner. Dieser benutzerfreundliche Ansatz löst das bisherige isolierte Stationssteuerungssystem auf und verbindet die globalen E/A-Schnittstellen zu einem einheitlichen Ganzen; seine Vorteile liegen auf der Hand. 3. Steuerungssysteme auf Basis von Standard-Ethernet bieten im Vergleich zu Feldbus- und Echtzeit-Ethernet deutlich schwächere Steuerungsfunktionen, finden aber aufgrund der umfassenden Nutzung von Standard-Ethernet für Datenerfassung und -überwachung breite Anwendung, was zu einer rasanten Weiterentwicklung führt. Diese Systeme bestehen aus einer Reihe von Modulen, typischerweise in tragbaren Produkten, teilweise aber auch auf Leiterplatten. Das Kernmodul ist ein unabhängig programmierbarer und ausführbarer intelligenter Embedded-Controller, der die TCP/IP-Protokollkonvertierung und Kommunikationssteuerungsfunktionen übernimmt. Darüber hinaus umfassen diese Module die Datenerfassung für Ein- und Ausgänge, RS-232- und RS-422/485-Konvertierung, dedizierte I/O-Erweiterungsbuskarten sowie Ein- und Ausgabegeräte. Die Newton-Modulserie von ICP DAS (ICP Technology) aus Taiwan ist ein typisches Beispiel. Der Embedded-Controller der Serie I-7188 bildet das Herzstück des Newton-Moduls. Er besteht in der Regel aus einem 10Base-T-Ethernet-Port, mehreren COM-Kommunikationsports und digitalen I/O-Ports und integriert serielle Geräte, RS-485-Netzwerke und Ethernet. Zusammen mit dem Remote-I/O-Steuermodul der Serie I-7000 bildet er eine Überwachungsplattform auf Basis einer universellen Ethernet-Infrastruktur. Abbildung 3 zeigt eine Ethernet-Überwachungsplattform, die mit der Serie 7188EN/EX als Kernkomponente entwickelt wurde. Über den Controller I-7188 lassen sich verschiedene serielle Geräte, RS-485-Netzwerke und SPS-Geräte an das Ethernet anschließen, wodurch die Steuerung und Datenübertragung über das Netzwerk ermöglicht wird. Sowohl der I-7188EN als auch der I-7188EX sind eingebettete Netzwerkcontroller, die das TCP/IP-Protokoll unterstützen. Der I-7188EN ist auf Netzwerkkommunikation ausgelegt, während der I-7188EX den Fokus auf Gerätesteuerung legt. Daher verfügt der I-7188EN über mehr RS-232/RS-485-Schnittstellen als der I-7188EX, verzichtet jedoch auf die Echtzeituhr (RTC) und reduziert die Kapazität von SRAM, NVRSRAM und Flash-Speicher. Dieser eingebettete Ethernet-Controller verwendet eine 40-MHz-80188-CPU und das Betriebssystem MiniOS 7. Im Vergleich zu herkömmlichen DOS-Systemen eignet sich MiniOS 7 besser für eingebettete Anwendungen. Der Controller lässt sich fernkonfigurieren und verschiedene Programme können über die serielle Schnittstelle oder die Netzwerkschnittstelle geladen werden. Mit diesem Controller können verschiedene Geräte mit RS-232/485/422-Schnittstellen einfach an das Ethernet angeschlossen, ihnen Adressen oder Netzwerkports zugewiesen und Daten- sowie Protokollkonvertierungen durchgeführt werden. Der Host kann somit bequem verschiedene Datenerfassungs- und Überwachungsfunktionen auf unterschiedlichen Geräten über Ethernet durchführen. 3. Kann Ethernet die Feldbustechnologie als einheitlichen industriellen Netzwerkstandard ablösen? 1. Die Zukunft vorherzusagen ist die schwierigste Aufgabe: Feldbus ist speziell für die Kommunikation zwischen industriellen Feldgeräten konzipiert – eine Technologie, die auf die Automatisierung zugeschnitten ist. Ethernet wurde ursprünglich als Büronetzwerk zur Datenverarbeitung entwickelt. Aus technischer Sicht scheint die Schlussfolgerung naheliegend, doch die technologische Entwicklung wird von sozio-politischen und wirtschaftlichen Faktoren beeinflusst, und Marktfaktoren bestimmen maßgeblich ihre Richtung. Ein Blick in die Geschichte der Computerentwicklung liefert unzählige Beispiele dafür. Daher wird Ethernet, insbesondere mit seinem TCP/IP-Protokoll, das die Anbindung an das Internet ermöglicht, zur wichtigsten Anwendungstechnologie für die Überwachung und das Management in Fabrikautomatisierungswerkstätten werden und die technologische Grundlage für zukünftige E-Manufactories bilden. Auf Geräteebene kann Ethernet unter Bedingungen ohne strenge Zeitanforderungen ebenfalls Marktanteile gewinnen. Solange Ethernet jedoch die Probleme der Echtzeitfähigkeit und Deterministik nicht vollständig löst, werden die meisten Feldgeräte weiterhin die Feldbustechnologie bevorzugen. 2. Integration und Diversifizierung koexistieren: Angesichts der aktuellen Situation, in der verschiedene industrielle Bus-Technologien parallel existieren, ist eine offene Herangehensweise erforderlich. Philosophen lehren uns, dass Integration und Diversifizierung einander bedingende Widersprüche darstellen, die lange Zeit nebeneinander bestehen und miteinander konkurrieren werden. Ethernet spiegelt den Wunsch nach technologischer Standardisierung und Integration wider, doch die Realität sieht so aus, dass eine einzelne Technologie nicht alle unterschiedlichen Bedürfnisse verschiedener Branchen abdecken kann. Die Entwicklungsgeschichte von IEC 61158 hat uns eine wichtige Erkenntnis geliefert: Wir müssen lernen, uns einer realen Welt zu stellen, in der verschiedene industrielle Bus-Technologien miteinander konkurrieren und gleichzeitig koexistieren. 3. Wie wählt man die richtige Lösung für ein spezifisches Problem? Wir sind überzeugt, dass es sinnvoll ist, jedes Problem individuell zu betrachten. Kurz gesagt: Wählen Sie die Technologie, die am besten für das jeweilige Projekt geeignet ist. a. Ethernet eignet sich aus folgenden Gründen besser für die Integration von Produktionsinformationen auf Werkstattebene: (1) Die meisten Verarbeitungsgeräte verfügen über eine RS-232C-Schnittstelle, z. B. Barcode-Drucker und Spezialgeräte; (2) Die Anforderungen an Echtzeitfähigkeit, Deterministik und Zuverlässigkeit sind nicht hoch. (3) Es ist mit den Informationsspezifikationen und Softwareschnittstellen des übergeordneten Netzwerks kompatibel. b. Feldbustechnologie wird aus folgenden Gründen für die Gerätesteuerung bevorzugt: (1) Echtzeit-, deterministische und Zuverlässigkeitsanforderungen; (2) Dedizierte Lösungen: z. B. Sercos und Profibus-DPV2 für die Bewegungssteuerung, die eine strikte Synchronisierung erfordert; (3) Zuverlässigkeit: Eine Übertragungsschicht in Industriequalität erhöht die Systemzuverlässigkeit; (4) Feldbustechnologie bietet eine große Vielfalt an Typen und Produkten und kann Lösungen in verschiedenen Kostenklassen bereitstellen. c. Andere Lösungen sollten auf Basis der technischen Anforderungen ausgewählt werden. IV. Fazit Als neue Kraft in Steuerungsnetzwerken erfordert Industrial Ethernet in bestimmten Bereichen erhebliche technologische Verbesserungen. Darüber hinaus ist sein zukünftiger Entwicklungstrend noch unklar, was zu zwei unterschiedlichen Sichtweisen führt: Die eine glaubt, dass Industrial Ethernet Steuerungsnetzwerke vereinheitlichen wird; die andere argumentiert, dass es lediglich eine Ergänzung zu traditionellen Steuerungsnetzwerken darstellt und sein größtes Potenzial darin liegt, als übergeordnetes Netzwerk für Integration und öffentliche Nutzung zu dienen, anstatt direkt die Anforderungen der Feldsteuerung zu erfüllen. Der Autor ist der Ansicht, dass Ethernet zwar über verschiedene Kanäle in den Steuerungsbereich Einzug halten kann und bereits in vielen Produkten direkt Anwendung findet, seine Hauptanwendung jedoch weiterhin im Informationsnetzwerk liegt. Die Entwicklung zu einem integrierten Netzwerksteuerungssystem ist noch in weiter Ferne.