Ethernet Protokollstandards

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PROFINET®

PROFINET® ist der in Europa führende, offene Industrial-Ethernet-Standard in allen Bereichen der industriellen Automatisierungstechnik. Diese Art von Kommunikationssystem ermöglicht den Datenaustausch mit Industrial Ethernet zwischen Steuerungs- und Feldgeräten in Echtzeit. PROFINET® ist der Nachfolger von PROFIBUS®, einem Feldbus-Protokollstandard, welcher durch die Nutzerorganisation PROFIBUS & PROFINET International (PI) standardisiert wird. LAPP beteiligt sich aktiv an der Weiterentwicklung von PROFINET®.

Die Echtzeitkommunikation zwischen Steuerungs- und Feldgeräten kann mit PROFINET® über RT (Real Time) erreicht werden. Dafür sind keine zusätzlichen Anforderungen an die Netzwerk-Komponenten nötig. Die Zykluszeiten des Datenaustauschs ohne Taktsynchronität betragen ca. 10 Millisekunden. Die RT-Variante kommt zum Beispiel für Remote-I/O-Systeme zum Einsatz.

Für spezielle Applikationen, die taktsynchron funktionieren müssen, z.B. die Synchronisation von Servoantrieben, ist eine isochrone Kommunikation mit PROFINET® über IRT (Isochronous Real Time) zwischen Steuerungs- und Feldgeräten unabdingbar. Im IRT-Netzwerk sind zusätzliche Hardware-Anforderungen nötig und Standard-Ethernet-Switches nicht mehr zulässig. Die Zykluszeiten des Datenaustauschs betragen weniger als 1 Millisekunde.

Kupferleitungen und Komponenten nach PROFINET®-Standard

Kupferleitungen
Die PROFINET®-konformen Kupferleitungen der LAPP-Marke ETHERLINE® erhalten den Aufdruck „PN“ bzw. „PNA“, „PNB“ oder „PNC“, um eine sofortige Erkennbarkeit der PROFINET®-Eignung und der Typenspezifikation (A= feste Verlegung, B= flexible Verlegung oder C= hochflexible Verlegung, Torsionsverlegung und andere) zu garantieren. Für die Verkabelung bei PROFINET® kommen, je nach Applikationsart, verschiedene Leitungstypen infrage: 4-adrige Kabel für 100 Mbit/s oder 8-adrige Kabel für Gigabit-Performance.

 

Steckverbinder
Passende PROFINET®-Steckverbinder für den Anschluss Ihrer Feldgeräte (RJ45- und M12-Stecker, D- bzw. X-codiert) finden Sie in der EPIC® DATA-Reihe.

 

Patchkabel
Die vorkonfektionierten Datenleitungen mitsamt Steckern runden das LAPP-Angebot ab und stehen als Gesamtlösung unmittelbar für den Einsatz im PROFINET®-System zur Verfügung. So vermeiden Sie Zeit für das Konfektionieren, Unterschiede in der Anschlussqualität und erreichen sogar eine höhere Schutzklasse, als es bei frei konfektionierbaren Steckverbindern möglich ist.

 

Switche
Für den Anschluss Ihrer Leitungen hält die ETHERLINE® ACCESS-Serie diverse kompakte Standard-Ethernet-Switches für PROFINET® (Konformitätsklasse CC-B) bereit.

Lichtwellenleiter und Komponenten nach PROFINET®-Standard

Lichtwellenleiter
Anstelle von Kupferkabeln kommen häufig auch Lichtwellenleiter in PROFINET®-Systemen zum Einsatz, da diese unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen sind und auch eine Datenübertragung über größere Strecken ermöglichen. PROFINET®-konforme LWL-Leitungen als POF- oder PCF-Variante finden Sie in der HITRONIC®-Reihe. Wählen Sie aus zwei verschiedenen Mantelausführungen, je nach Industrieumgebung und Kabel-Beanspruchungsgrad.

Steckverbinder
Das HITRONIC®-Sortiment umfasst zu Ihrer Duplex-Leitung passende Steckverbinder für die PROFINET®-Datenverkabelung mit Lichtwellenleitern.

Weitere gängige Industrial-Ethernet-Protokollstandards

Für die im Folgenden beschriebenen Industrial-Ethernet-Protokollstandards Modbus TCP, EtherNET/IP, CC-Link IE und POWERLINK bietet Ihnen LAPP Kupferleitungen, Lichtwellenleiter und Komponenten in zusammengefassten Kategorien an. Diese finden Sie am Ende der folgenden Industrial-Ethernet-Protokollstandards.



Modbus TCP

Modbus TCP ist das Ethernet-Pendant des Feldbussystems Modbus, das für die serielle Kommunikation zwischen Geräten entwickelt wurde und unabhängig von physikalischen Ebenen ist. Für die Ethernet-Kommunikation in der Automatisierung wurde durch die Kombination aus dem Transportprotokoll TCP/IP, dem Übertragungsmedium Ethernet mit seinen höheren Übertragungsraten und dem eigentlichen Modbus-Anwendungsprotokoll ein sehr offenes System geschaffen, welches inzwischen ein Standard in der Prozessautomatisierung geworden ist.

Die Modbus-TCP-Technik kann also als Feldbus-on-Ethernet-Lösung angesehen werden und erlaubt den Nachrichtenaustausch zwischen einem/mehreren Clients und einem/mehreren Servern verschiedener Bus- und Netz-Topologien. Betriebsmittel können dabei gleichzeitig beide Rollen einnehmen, parallel zueinander kommunizieren und dabei eine Vielzahl an Anfragen/Antworten senden. Modbus TCP wird von der Modbus Organization gepflegt.

Beachten Sie bitte, dass Modbus TCP mindestens 8-adrige Kupferleitungen verlangt (Cat. 6 oder höher).

EtherNET/IP

EtherNET/IP ist ein industrielles Bussystem für den Einsatz in Steuerungs- und Automatisierungssystemen, das verstärkt im amerikanischen Raum Anwendung findet.

EtherNET/IP funktioniert mit Standard-Ethernet-Hardware, nutzt die Transportprotokolle TCP/IP und UDP sowie das Anwendungsprotokoll CIP (Common Industrial Protocol), das im Netzwerk die Anwendungsschicht bildet. Ein wesentlicher Vorteil des offenen Industriestandards ist die einfache Einbindung von bestehenden Feldgeräten mit einer seriellen RS-Schnittstelle. Die Kommunikationsdienste versorgen die Automatisierungsapplikation mit zyklischen und zeitkritischen Daten aus der Feldebene. 

Da in einem solchen Netzwerk jedoch „nur“ Zykluszeiten von rund 10 ms erreicht werden können, eignet sich der Kommunikationsstandard nicht ohne Weiteres für die harten Echtzeitanforderungen im isochronen Servobetrieb (< 1 ms). Für taktsynchrone Einsätze wurde das Protokoll daher um MotionSync und CIPSync erweitert.

EtherNET/IP wird von der Open DeviceNet Vendor Association (ODVA) gepflegt und weiterentwickelt. LAPP ist Mitglied der ODVA und aktiv an der Weiterentwicklung des EtherNET/IP-Systems beteiligt.

CC-Link IE

CC-Link IE ist der in Asien führende, Ethernet-basierte Nachfolgestandard des Feldbussystems CC-Link. In industriellen Anwendungen, in denen CC-Link als Feldbussystem nicht mehr ausreicht, wird das leistungsfähigere CC-Link Industrial Ethernet zur Bewältigung deutlich größerer Datenmengen eingesetzt. Der Standard zur Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung mit Gbit-Performance liefert Echtzeit-Protokolle und verbindet aktuell bis zu 120 Geräte innerhalb eines Netzwerks. CC-Link IE gibt es unter anderem in den Ausführungen CC-Link IE Field (Datenaustausch auf Feldebene) und CC-Link IE Control (Datenaustausch auf Steuerungsebene), CC-Link IE Safety (Verknüpfung von Sicherheitssteuerungen bei sicherer Kommunikation) sowie CC-Link IE Field Motion (zur Synchronisation von Servo-Antrieben).

LAPP ist Mitglied in der Nutzerorganisation CLPA (CC-Link Partner Association) und arbeitet aktiv an der Weiterentwicklung des Standards mit. Viele der nachfolgend angebotenen Komponenten sind nach CLPA-Spezifikation zertifiziert.

POWERLINK

POWERLINK ist die offene, echtzeitfähige Protokollerweiterung der Basistechnologie Ethernet und gilt als das derzeit führende Echtzeit-Ethernet-System in der Automatisierungstechnik. Im Netzwerk werden isochrone Zyklen mit einer Zykluszeit < 200 µs und einer zeitlichen Präzision < 1 µs zum deterministischen Datenaustausch erreicht, bis zu 240 Knoten präzise miteinander synchronisiert, unterschiedliche Netzwerktypen integriert und freie Topologiewahl genehmigt. Auch für nicht zeitkritische Daten zur Gerätekonfiguration oder Diagnose wurde ein Zeitfenster geschaffen. POWERLINK macht sich IP-basierende Protokolle wie UDP und TCP sowie Profile von CANopen zunutze und erreicht somit natürlich auch die Interoperabilität mit der IT. Für die Master- und Slaveknoten (Managing Nodes und Controlled Nodes) wird keine besondere Hardware vorausgesetzt.

POWERLINK wird von der EPSG (Ethernet POWERLINK Standardization Group) weiterentwickelt.

 

Kupferleitungen und Komponenten für die IE-Protokolle

Kupferleitungen, Steckverbinder und Patchkabel
Bitte beachten Sie bei der Auswahl Ihrer Komponenten, dass die Übertragungseigenschaften der Leitung durch einen Steckverbinder begrenzt werden, wenn dieser einer niedrigeren Kategorie zugehörig ist.

Switche

Lichtwellenleiter und Komponenten für die IE-Protokolle

Lichtwellenleiter
Anstelle von Kupferkabeln kommen häufig auch Lichtwellenleiter in industriellen Kommunikationssystemen zum Einsatz, da diese unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen sind und dadurch eine bessere Datenübertragung über größere Übertragungsstrecken ermöglichen. Passende LWL-Leitungen für die Protokollstandards Modbus TCP, EtherNET/IP, CC-Link IE und POWERLINK als GOF-Variante finden Sie in der HITRONIC®-Reihe. Wählen Sie, je nach Industrieumgebung, Wellenlänge und Übertragungsstrecke zwischen Singlemode-Faser-Leitungen (SM) und Multimode-Faser-Leitungen (MM).

Steckverbinder
Für erfahrene Konfektionäre mit Vorkenntnissen im Klebe- und Polierprozess stellt LAPP die geeigneten GOF-Steckverbinder vom Typ LC, SC, ST und FC in unterschiedlichen Klassen zur Verfügung.

Pigtails, Patchkabel und Trunks
Wählen Sie die für Sie richtige vorkonfektionierte Glasfaserleitung in der optimalen Faserqualität aus einem umfangreichen Zubehör-Sortiment: Ob einseitig mit Steckverbindern versehene Pigtails für den Anschluss am vorhandenen Installationskabel durch Spleißen oder beidseitig mit Steckverbindern versehene Patchkabel zur direkten Verbindung zwischen zwei aktiven optischen Komponenten.

Oder kontaktieren Sie uns für maßgeschneiderte Lichtwellenleiter-Systemkonfektionen (Trunk-Systeme), mit denen Ihnen ein anschlussfertiges Verkabelungssystem zur Verfügung gestellt wird, das Ihre Aufwände vor Ort deutlich reduziert.

Switche
Um die diversen Teilnehmer eines Industrial-Ethernet-Systems sicher und zuverlässig miteinander zu verbinden, werden auch im Glasfaser-Netzwerk aktive Netzwerkkomponenten benötigt. Die beiden managed LAPP-Switche mit SFP-Ports zum Anschluss von Lichtwellenleitern stehen Ihnen in den Varianten für 100 Mbit/s oder 1 Gbit/s, für Single-Mode- oder Multi-Mode-Übertragung zur Verfügung.