Nehmen wir an, Sie haben die beste Maschine für den Markt der industriellen Automatisierung konstruiert. Alle sind begeistert von Ihrer Erfindung und Sie erhalten Anfragen von Fabriken auf der ganzen Welt.
Das Problem ist, dass alle Fabriken unterschiedliche Industriesteuerungen verwenden, die in unterschiedlichen Netzwerken laufen, und Ihre Maschine muss sich mit allen verbinden. Wie stellen Sie eine Multi-Netzwerk-Konnektivität her, die zu Ihrer Maschine passt?
Sie können mit der Lektüre dieses Leitfadens beginnen, in dem fünf Möglichkeiten zur Verbindung mit industriellen Netzwerken, ihre Vor- und Nachteile sowie die wichtigsten zu beachtenden Punkte beschrieben werden. Oder Sie können zum Ende springen, uns kontaktieren und wir helfen Ihnen bei der Auswahl der besten Option, damit Sie gleich loslegen können.
1. Verwenden Sie einen externen Protokollkonverter (Gateway)
Ein Gateway ist ein eigenständiges Gerät, das Netzwerkprotokolle konvertiert. Dies ist Ihre Wahl, wenn Sie keine Änderungen an der Soft- und Hardware Ihrer Maschine vornehmen möchten. Sie verbinden einfach Ihre Maschine mit dem Gateway, um die Kommunikation mit dem industriellen Netzwerk zu ermöglichen.
Gateways sind die mit Abstand schnellste und einfachste Möglichkeit, ein Automatisierungsgerät an ein industrielles Netzwerk anzuschließen. Die benutzerfreundlichen Gateways ermöglichen die Einrichtung der Verbindung mit einer webbasierten Konfigurationssoftware, sodass keine Programmierung erforderlich ist. Die Konfigurationen können gespeichert und wiederverwendet werden, was die Inbetriebnahme weiter vereinfacht. Sie können die Gateways auch kundenspezifisch anpassen, indem Sie die Gateways mit Ihren eigenen Logos, Produktnamen, Artikelnummern oder Farben anpassen.
Allerdings haben Gateways im Vergleich zu den Embedded-Alternativen auch Nachteile. Da es sich um eigenständige Geräte handelt, sind sie nicht für Produkte geeignet, die eine embedded Kommunikationstechnologie erfordern. Sie bieten nur allgemeine Funktionalität. Und sie sind teurer und eignen sich daher nicht ideal für Automatisierungsgeräte, die in großen Stückzahlen produziert werden.
Zusammenfassung
Der schnellste und einfachste Weg für Netzwerkanbindung. Gateways sind die beste Wahl, wenn Sie nur eine geringe Anzahl von Maschinen anschließen müssen und keine integrierte Lösung oder erweiterte Funktionen benötigen.
2. Verwenden Sie ein einbaufertiges embedded Kommunikationsmodul
Ein Embedded-Kommunikationsmodul ist die häufigste Wahl für Multi-Netzwerk-Konnektivität auf dem Industriemarkt. Warum? Es ist der einfachste Weg für Unternehmen, ein Produkt anzubieten, das sich mit Fabriknetzwerken verbinden lässt, ohne zu viel Zeit oder Mühe in die Entwicklung der erforderlichen Technologie zu investieren.
Damit Ihre Maschine mit dem Modul kommunizieren kann, fügen Sie einen mechanischen und elektrischen Host-Steckplatz mit Steckverbinder hinzu und nehmen die erforderlichen Softwareanpassungen vor. Danach schließen Sie das Modul einfach an den Host-Steckplatz an und schon kann es losgehen. Und das Beste? Sie können Ihr Design für zukünftige Implementierungen für weitere Netzwerke wiederverwenden, indem Sie einfach das Modul gegen ein Modul austauschen, das für das neue Netzwerk entwickelt wurde. So sparen Sie Zeit und Geld.
Führende Hersteller von Kommunikationsmodulen bieten die Anbindung an über 20 Netzwerke durch einfaches Einstecken eines neuen Moduls an. Es ist sogar möglich, das gewünschte Modul bei Ihnen vor Ort anzuschließen, was die Logistik vereinfacht. Die besten Kommunikationsmodule sind für verschiedene Netzwerke vorzertifiziert, was Ihren Zertifizierungsaufwand mit Netzwerkorganisationen erheblich reduziert.
Bei Industrial-Ethernet-Netzwerken können Sie bei einigen Modulen dieselbe Hardware für verschiedene Netzwerke wiederverwenden, indem Sie einfach Software für das jeweilige Netzwerk herunterladen. Möchten Sie eine Verbindung zu einem anderen Netzwerk herstellen? Laden Sie einfach ein anderes Softwarepaket herunter.
Embedded-Kommunikationsschnittstellen (Optionen 2-4) bieten mehr Funktionalität als eigenständige Gateways, da sie Daten als Variablen mit unterschiedlichen Datentypen übertragen. Das Gerät kann dann den optimalen Datentyp auswählen, um den Speicher effizient zu nutzen und die Datenverarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Was sind also die Nachteile? Das Modul lässt sich schnell implementieren, da es Hardware, Software und Steckverbinder in einem vordefinierten Design enthält, was jedoch auch bedeutet, dass das Design möglicherweise nicht Ihren Anforderungen entspricht. Wenn Sie beispielsweise bestimmte Steckverbinder oder IP-Gehäuse benötigen, sind Brick- oder Chip-Schnittstellen für Ihre Anwendung möglicherweise besser geeignet. Ein Modul hat auch einen höheren Preis als ein Chip oder die Brick-Version.
Zusammenfassung
Eine Komplettlösung für die Integration von Multi-Netzwerk-Konnektivität in Ihre Maschine. Die beste Wahl, wenn Sie eine integrierte Kommunikationsschnittstelle mit einer schnellen Markteinführung benötigen.
3. Verwenden Sie eine teil-integrierte Kommunikationsschnittstelle im Brick-Format
Eine Kommunikationsschnittstelle im Brick-Format weist viele Ähnlichkeiten mit einem Kommunikationsmodul auf, da sie Hardware, Software und erweiterte Funktionen umfasst. Es gibt jedoch einige wichtige Unterschiede, die zu beachten sind. Zunächst fügen Sie Ihre eigenen Steckverbinder hinzu, was Ihnen mehr Designfreiheit gibt. Zweitens können Kommunikations-Bricks vollständig in Ihr Produkt eingebettet werden, was besonders nützlich ist, wenn der Platz begrenzt ist oder Sie einen IP-zertifizierten Schutz bereitstellen müssen.
Ein Brick ist kostengünstiger als ein Modul und wird häufig in Produkten verwendet, die in großen Stückzahlen laufen.
Nachteile? Die Implementierung des Bricks dauert im Vergleich zu einem Modul länger, da Sie Anschlüsse und Peripheriekomponenten hinzufügen und den Brick dann in Ihrem Produkt montieren müssen.
Zusammenfassung
Umfasst Software und Hardware; Fügen Sie einfach Ihre Anschlüsse und Peripheriekomponenten hinzu. Die beste Wahl, wenn Sie ein hohes Volumen benötigen, nur wenig Platz haben oder einen bestimmten Steckverbinder oder eine bestimmte Schutzklasse benötigen.
4. Verwenden Sie einen Kommunikationschip
Ein Kommunikationschip besteht aus einem Netzwerkprozessor, der Ihren Prozessor von Kommunikationsaufgaben entlastet, und der Software, die Sie für die Verbindung mit verschiedenen Netzwerken benötigen. Bei einem Chip können Sie die Hardware genau so gestalten, wie Sie es sich wünschen.
Es gibt verschiedene Arten von Kommunikationschips. Einige sind mehr oder weniger leere Hüllen, in denen Sie Ihre Software-Stacks hinzufügen und alles von Grund auf neu erledigen, und sind daher dem Aufbau Ihrer eigenen Konnektivitätslösung sehr ähnlich (Option fünf unten).
Auf der anderen Seite des Spektrums gibt es Chips, die mit Software für Multi-Netzwerk-Konnektivität ausgestattet sind, bei denen Sie sich keine Gedanken über Netzwerk-Upgrades und -Wartung machen müssen, sobald der Chip installiert ist. Mit letzterem Typ sparen Sie Zeit, da Sie Software-Updates erhalten, wenn Netzwerkorganisationen ihre Netzwerke aktualisieren oder neue Funktionen verfügbar sind.
Für Industrial-Ethernet-Netzwerke können Sie denselben Chip verwenden und verschiedene Software herunterladen, um sie mit dem Netzwerk Ihrer Wahl (wie bei Modul und Brick) zu verbinden.
Ein Chip ist eine gute Option, wenn Sie viele Produkte herstellen und die Kosten minimieren möchten, da Sie Komponenten und Design um den Chip herum auswählen können. Es erfordert jedoch mehr Arbeit während des gesamten Prozesses. Um das Design erfolgreich abzuschließen, müssen Sie sich Kenntnisse in den Bereichen Netzwerkkommunikation, Hardware und Steckverbinder aneignen. Sie müssen alle erforderlichen Komponenten beschaffen und die Logistik übernehmen. Sie müssen mehr interne Tests durchführen als mit einer vorgefertigten Lösung. Schließlich müssen Sie alle Komponenten warten, um sicherzustellen, dass der Chip weiterhin wie geplant funktioniert. Wenn Komponenten das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, müssen Sie Ersatz finden, Ihr Design aktualisieren und erneut testen.
Zusammenfassung
Ein Chip bietet Ihnen viel Flexibilität, erfordert aber mehr Arbeit in der Designphase.
5. Erstellen Sie Ihre eigene Konnektivitätslösung von Grund auf neu
Dies ist Ihre Wahl, wenn Sie die vollständige Kontrolle über Ihre Konnektivitätslösung haben möchten. Sie müssen die erforderliche Hardware selbst entwerfen und zusammenbauen. Sie müssen Ihre eigene Software mit Stacks usw. entwickeln, um die Kommunikation zwischen Ihrer Maschine und dem Netzwerk zu ermöglichen. Darüber hinaus müssen Sie das Know-how über die von Ihnen gewählten Netzwerke intern aufbauen, um das erforderliche Wissen über industrielle Netzwerke und Konnektivität zu erhalten.
Der Nachteil ist, dass dies viel Zeit und Ressourcen in Anspruch nimmt, die Sie von Ihrer Kernkompetenz (der Entwicklung der besten industriellen Automatisierungsmaschine aller Zeiten) abziehen müssen. Sie müssen mit Netzwerkaktualisierungen Schritt halten und daraus folgende Wartungsarbeiten und möglicherweise auch Re-Designs durchführen. Jedes Mal, wenn Sie Anfragen erhalten, eine Verbindung zu einem neuen Netzwerk herzustellen, müssen Sie wieder von vorne anfangen.
Die Entwicklung einer eigenen Kommunikationsschnittstelle kann für Unternehmen sinnvoll sein, die eine große Anzahl von Produkten herstellen, die nur mit einem einzigen Netzwerk verbunden werden müssen. Unternehmen mit kleineren Produktionsserien oder solchen, die Multi-Netzwerk-Konnektivität benötigen, stellen jedoch häufig fest, dass die Entwicklung einer kundenspezifischen Lösung nicht kosteneffizient ist, da sie erhebliche Investitionen erfordert und zu viele Ressourcen von ihrem Kerngeschäft in Anspruch nimmt.
Zusammenfassung
Das interne Design gibt Ihnen die vollständige Kontrolle, ist aber ressourcenintensiv.
Zukauf oder Eigenentwicklung?
Die wichtigste Entscheidung, die Sie treffen müssen, ist, ob Sie eine Netzwerkkonnektivitätslösung - eine Kommunikationsschnittstelle für industrielle Netzwerke - intern entwickeln (Option 5) oder einen Anbieter nutzen (Option 1-4). Eine Inhouse-Konnektivitätslösung kann Ihnen genau das bieten, was Sie wollen (zumindest in der Theorie). Sie werden jedoch viel Zeit und Ressourcen für das Entwerfen, Verifizieren und Zertifizieren Ihrer Lösung aufwenden, und dann müssen Sie jedes Teil selbst warten. Wenn Sie eine Verbindung zu einem neuen Netzwerk herstellen möchten, müssen Sie von Grund auf neu beginnen, sich mit dem neuen Netzwerk vertraut machen, neue Hardware erstellen und die Software entwickeln. Je mehr Netzwerke Sie also unterstützen möchten, desto aufwändiger ist es, die erforderliche Technologie zu entwickeln und zu warten.
Mit einer vorgefertigten Option (Gateways, Module, Bricks und einige Kommunikationschips) erhalten Sie eine einheitliche Lösung, die alle für die Netzwerkkonnektivität erforderlichen Schichten abdeckt. Sie müssen sich keine Gedanken über Updates von Hardware, Stacks oder Netzwerkzertifizierungen machen, da Ihr Anbieter die Lösung verwaltet. Am wichtigsten ist, dass es einfach ist, sich mit einem anderen Netzwerk zu verbinden, indem man das Produkt wechselt (bei Ethernet-Netzwerken können Sie sogar die gleiche Hardware verwenden und einfach neue Software für die jeweiligen Netzwerke herunterladen).
Wenn Sie nur eine Verbindung zu einem Netzwerk herstellen müssen, ist es möglicherweise sinnvoll, die Netzwerkkonnektivität selbst zu entwickeln und zu verwalten. Sobald Sie sich jedoch mit zwei oder mehr Netzwerken verbinden müssen, steigen die Komplexität, die Kosten und der Ressourcenbedarf, was die Entwicklung einer eigenen Lösung erschwert und teuer macht.
Kurz gesagt: Unterschätzen Sie nicht den Arbeitsaufwand, der erforderlich ist, um sich mit neuen Netzwerken zu verbinden oder die Hard- und Software (einschließlich der Netzwerkspezifikationen) für die Kommunikationslösung zu warten.
Kontrolle
Ein weiterer Aspekt, den Sie berücksichtigen sollten, ist, wie viel Kontrolle Sie wünschen. Wenn Sie Ihre eigene Lösung entwerfen, maximieren Sie Ihre Kontrolle und müssen sich nicht so sehr auf Lieferanten verlassen, aber das erhöht auch die Kosten und die Ressourcen, die von Ihrem Entwicklungsteam gefordert werden.
Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen Ihrer Maschine und dem Netzwerk (Latenz)
Sie müssen sicherstellen, dass Ihre Konnektivitätslösung die Anforderungen erfüllt. Für einige Maschinen in einigen Anwendungen sind diese Anforderungen gering, wie z. B. die Automatisierung des Startens und Stoppens eines Motors einige Male am Tag. Andere Maschinen, wie z. B. synchronisierte Antriebe und andere Motion-Control-Anwendungen, erfordern jedoch eine nahezu verzögerungsfreie Datenübertragung mit möglichst geringer Verzögerung.
Standard-Kommunikationslösungen bieten heute eine sehr geringe Latenz zwischen dem Netzwerk und dem Host-Rechner. Einige High-End-Lösungen bieten eine Datenübertragung von bis zu 1500 Byte in jede Richtung und eine Latenz von bis zu einer Mikrosekunde.
Unterstützung für netzwerkspezifische Funktionen
Industrielle Netzwerke unterscheiden sich in ihrer Komplexität und Leistungsfähigkeit erheblich. Während robuste E/A-Bussysteme wie PROFIBUS nur grundlegende Funktionen bieten, bieten erweiterte Optionen wie PROFINET und EtherNet/IP Funktionen wie Sicherheit und Synchronisation sowie Unterstützung für IIoT-Protokolle wie OPC UA, Dateiübertragung, Webserver und E-Mail-Clients.
Um sicherzustellen, dass Ihre Maschine eine bestimmte Funktion unterstützt, müssen Sie eine Kommunikationslösung wählen, die auch die erforderliche Funktionalität unterstützt. Daher ist es wichtig, eine gründliche Evaluierung der verfügbaren Kommunikationslösungen durchzuführen, um sicherzustellen, dass sie die von Ihnen benötigten Funktionen unterstützen.
Cyber-Sicherheit
Sicherheit wird immer wichtiger, da Fabriken und Anlagen immer mehr mit dem Internet verbunden sind. Um sich vor Cyberangriffen zu schützen, benötigen Sie eine Kommunikationslösung mit Gatekeeper-Funktionalität, wie z. B. Softwaresignaturen, die verhindern, dass nicht autorisierte Software in Ihrer Maschine eingespielt wird.
Zukunftssicherheit
Um in der industriellen Vernetzung wettbewerbsfähig zu bleiben, ist es entscheidend, über die neuesten Trends auf dem Laufenden zu bleiben. Dies kann bedeuten, dass Ihre Kommunikationsschnittstellen neue Protokolle wie CC-Link IE TSN unterstützen, Gbit-Geschwindigkeiten erreichen oder immer strengere Sicherheitsanforderungen erfüllen müssen. Während die spezifischen Anforderungen je nach Anwendung variieren, kann das Angebot der neuesten Funktionalität Ihnen helfen, einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen und Ihr Unternehmen für den Erfolg zu positionieren.
Wenn Sie sich dafür entscheiden, Ihre eigene Konnektivitätslösung zu entwickeln, ist es wichtig, einen klaren Plan und ein klares Budget zu haben, um sicherzustellen, dass Sie mit neuen Technologien Schritt halten können. Dies kann jedoch ein komplexes und teures Unterfangen sein. Alternativ kann die Zusammenarbeit mit einem Experten für industrielle Netzwerke eine einfachere und kostengünstigere Lösung bieten. Wenn Sie sich an einen sachkundigen und erfahrenen Anbieter wenden, können Sie auf die neueste Technologie und Funktionalität zugreifen, ohne den Zeit- und Kostenaufwand für die Entwicklung einer eigenen Lösung.
Welche Option passt zu Ihnen?
Es gibt mehrere Optionen zur Auswahl und viele Aspekte, die bei der Auswahl einer Kommunikationslösung zu berücksichtigen sind. Die Wahl hängt von Ihren Anforderungen im Hinblick auf Flexibilität, Kommunikationsgeschwindigkeit ab und natürlich davon, wie viel Zeit, Ressourcen und Aufwand Sie investieren möchten. Außerdem können sich Ihre Anforderungen ändern, wenn sich der Markt verändert oder neue Technologien entstehen. Daher ist es immer gut, wenn Sie eine etablierte Methode haben, um Ihre Kommunikationslösung zu aktualisieren.
Anybus kann Sie bei der Auswahl, Installation und Wartung einer Kommunikationsschnittstelle unterstützen, die es Ihnen ermöglicht, sich weiterhin auf die Herstellung weltweit führender Automatisierungsmaschinen zu konzentrieren.
Wir vernetzen alle Arten von Maschinen oder Automatisierungsseräten mit allen wichtigen industriellen Netzwerken seit über dreißig Jahren. Wir wissen, was funktioniert und was nicht. Gerne teilen wir unsere Erfahrung mit Ihnen, um für Sie die Kommunikationsschnittstelle zu finden, die am besten zu Ihren Anforderungen passt.
Wir bieten eine Große Auswahl an einbaufertigen Modulen, teil-integrierten Bricks, Chips oder eigenständigen Gateways, mit denen Sie Ihr Produkt schnell und reibungslos mit allen gängingen industriellen Netzwerken verbinden können.
Abbildung 2 Vorgefertigtes Anybus-Produkt für Ihre Anforderungen
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