Definition: Was ist industrielle Kommunikation und warum ist es wichtig?
Unter industrieller Kommunikation versteht man den Austausch von Informationen zwischen zwei oder mehreren Geräten eines Systems. Hierbei handelt es sich um Datentransfer, der schnell und unkompliziert abläuft. Sie ist industriell gesehen ein Must-Have für flexible und unabhängige Aufgabenstellungen und wird größtenteils in der Fertigungstechnik und Automation eingesetzt. Dank dieser Entwicklung können Unternehmen zahlreiche Endgeräte und Maschinen über weite Strecken miteinander vernetzen und darüber kommunizieren. Für ein Industrieunternehmen ist die Einführung dieser Anwendung eine sehr zu empfehlende Investition, denn mit digitaler Transformation werden wir alle in Zukunft immer häufiger konfrontiert werden. Dies ist die Entwicklung der Industrie 4.0. Der Aufbau und die Optimierung von industriellen Netzwerken ist eine große Anforderung von unserer heutigen Gesellschaft an die Industrie.
Geschichte der industriellen Kommunikation
In den Jahren 1970 und 1980 wurden festverdrahtete Steuerungen von Maschinen und Anlagen durch speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) ersetzt, da sie nicht sehr anpassungsfähig waren. Diese neue Flexibilität wurde schnell in der Automatisierung eingesetzt, jedoch entwickelten sich somit auch schnell wieder neue Wünsche und Erwartungen seitens der Anwender. Ab dem Jahr 2000 kam die industrielle Kommunikation durch das Ethernet massiv ins Rollen. Diese drahtgebundene Kommunikationstechnik lässt sich nun mit geringem Aufwand mit funkbasierenden Standards (Bsp. Bluetooth oder WLAN) kombinieren. Es können deutlich größere Datenmengen in hoher Geschwindigkeit an verschiedene Teilnehmer geschickt werden. Somit wurde industrielles Ethernet zu einem Standard in unserer heutigen Gesellschaft. Die rasant zunehmende Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft ist der Grund für die immer flexiblere und intelligentere Produktion und der industriellen Kommunikation.
Unterscheidung der industriellen Bussysteme und Industrial-Ethernet-Systeme
In einem Bussystem sind mehrere Teilnehmer an einer Datenübertragung beteiligt. Findet eine Datenübertragung zwischen zwei Teilnehmern statt, so müssen die restlichen Teilnehmer sich enthalten. Das Industrial-Ethernet-System ermöglicht eine Kommunikation in Echtzeit und dadurch können Verluste durch Übertragungsfehler vermieden werden. Die Datenüberragung erfolgt innerhalb eines lokalen Netzwerkes via Kabel. Der Unterschied ist, dass die Geschwindigkeit der Datenübertragung bei den Bussystemen langsamer erfolgt als bei den Ethernet-Systemen.
Erklärungen der einzelnen Bussysteme und deren Verwendungen
PROFIBUS: PROFIBUS steht für „Process Field Bus“ und ist zuständig für die industrielle Kommunikation zwischen Aktoren/Sensoren und Steuerungen. PROFIBUS ist ein universeller Feldbus, welcher in der Automatisierungstechnik verwendet wird und auf mehreren Feldebenen kommuniziert.
PROFINET: PROFINET steht für „Process Field Network“ und zählt als Industrial Ethernet-Standard. Dieses System ist in der Antriebstechnik, Fertigungstechnik oder aber auch in der Prozessautomatisierung im Einsatz. Ihre Schnittstelle ermöglicht eine zusätzliche Vereinigung anderer Feldbusse.
Ethernet: Das Ethernet ist der derzeitig am häufigsten verwendete LAN-Typ. Ziel der Ethernet-Technologie ist es, ein einheitliches Kommunikationssystem zu definieren, dass einerseits eine gute Anbindung an die IT-Systeme und andererseits gute Echtzeiteigenschaften für die industrielle Kommunikation der dezentralen Feldgeräte mit den Steuerungen ermöglicht. Das Internet ist ein technisches Beispiel aus dem Alltag, wobei das Ethernet eine wichtige Rolle spielt. Es bietet mit seiner anwendungsneutralen Verkabelung eine zukunftsgerechte Lösung. Wichtig ist, welche Art von Ethernet-Kabel verwendet wird. Am häufigsten kommen Ethernet-Kabel der Kategorie 5 (CAT5) zum Einsatz. Diese unterstützen sowohl klassisches als auch Fast Ethernet.
IO-Link: IO-Link ist für die Verbindung eines Feldgerätes wie Aktor oder Sensor an die Steuerung verantwortlich. Das IO steht für den Input und Output von Daten. Der IO-Link ist kein Feldbus, sondern eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation und wird vorwiegend im industriellen Umfeld der Automatisierung verwendet.
AS-i: AS-i ist die Abkürzung für Aktor-Sensor-interface und gehört zur Gruppe der Feldbusse. Es stellt die einfachste Art der Vernetzung für die industrielle Kommunikation zwischen einer Steuerung und den Aktoren/Sensoren dar und wird in der untersten Feldebene, das heißt direkt an den Geräten, eingesetzt. Mittlerweile ist er Europa und Weltweit standardisiert mit der Norm Euro EN 50295, IEC 62026-2. In der aktuellen Variante kann das AS-interface bis 62 Slaves mit 4 Ein -und Ausgängen verbinden. Abhängig von der Anzahl der angeschlossenen Module beträgt die maximale Zykluszeit 10ms. Die Übertragung der Daten geschieht bitweise. Datenaustausch und Energieversorgung der Module werden über ein gemeinsames zweiadriges Kabel übertragen. Die Kabellänge beträgt maximal 100 Meter und mit Hilfe von Repeatern kann die Länge bis zu 300 Meter erweitert werden. AS-interface wird für die industrielle Kommunikation zwischen einer Steuerung und den dezentralen Aktoren/Sensoren verwendet.