Industrial Ethernet

Industrial Ethernet (IE) ist die Implementierung von Ethernet in industriellen Anlagen. Anders als bei Büroanwendungen muss bei industriellen Anwendungen eine zuverlässige Echtzeitfähigkeit gewährleistet sein. Diese wird nicht vom klassischen Ethernet-Ansatz unterstützt, weil das Zugangsverfahren CSMA/CD stochastisch auf das Netzwerk zugreift. Für Industrial Ethernet gibt es etwa 20 Protokolle, die sich an IEEE 802.3 orientieren.


Die Feldbus-Protokolle werden dabei mittels Tunneling oder Encapsulation über Ethernet übertragen. Die Vorteile liegen in der Durchgängigkeit der Kommunikationssysteme vom Feldbus über die Unternehmensnetze und das Internet in die IP-Welt. Des Weiteren die einfache Portierbarkeit und die direkte Übernahme der Anwendungsschicht des Feldbus.

Unternehmens-Netzstruktur mit industriellem Netz

Unternehmens-Netzstruktur mit industriellem Netz

Nachteilig wirken sich der Fortfall der Echtzeitfähigkeit durch das nicht-deterministische Ethernet aus, der große Overhead bei Benutzung des TCP-Protokolls und die prinzipielle Beibehaltung eines proprietären Systems. Die Entwicklungen hin zum Echtzeit-Ethernet werden in Europa durch verschiedene Ethernet-Protokolle unterstützt. So durch EtherCAT, EtherNet/IP, TTEthernet, Ethernet-Powerlink, Profinet, Sercos III und CC-Link IE, aber ebenso in den USA wo einige Vereinigungen wie die Open DeviceNet Vendor Association (ODVA), ControlNet International (CI) und die Industrial Ethernet Association (IEA) diese Lösungen favorisieren.

Industrial Ethernet-Switch, Foto: N-Tron

Industrial Ethernet-Switch, Foto: N-Tron

Sehr weit fortgeschritten sind die Arbeiten an EtherNet/IP, das direkt auf den unteren Schichten von Ethernet aufsetzt und alle bekannten Ethernet-Komponenten einbezieht. Das für die industriellen Anwendungen entscheidende Protokoll ist das Common Industrial Protocol (CIP), das den zyklischen und zeitkritischen Datenverkehr der Automatisierungstechnik unterstützt. CIP-Netzwerke sind untereinander interoperabel, so dass beispielsweise ein DeviceNet mit einem EtherNet/IP arbeiten kann.

Die Datenraten von Industrial Ethernet liegen zwischen 10 Mbit/s und 1 Gbit/s, wobei 100 Mbit/s die am häufigsten benutzte Datenrate ist.

Industrial Ethernet nutzt die Verkabelungsstandards

SPE-Stecker und einpaariges verdrilltes Kabel, Foto: Harting

SPE-Stecker und einpaariges verdrilltes Kabel, Foto: Harting

In der Verkabelung setzt industrielles Ethernet konsequent auf internationale Verkabelungsstandards wie ISO/IEC 11801, der die Verkabelungsstruktur für alle Fabrik- und Hallennetze bildet. Die wesentlichen Aspekte der Dienste und Anwendungen sind im Standard ISO/IEC 24702 verankert. Als Alternative zu den klassischen TP-Kabeln bieten sich Single-Pair-Kabel an. Dafür gibt es One-Pair Ethernet (OPEN) mit der Schnittstelle 100Base-TX und Single-Pair Ethernet (SEP).

Als Stecker für Industrial Ethernet wird der RJ45-Stecker mit Schutzart IP67 eingesetzt. Für diesen Einsatz kommen aber auch der M8-Stecker und der M12-Stecker als Alternative in Betracht. Für Single-Pair Ethernet (SPE) wurde der das Harting entwickelte SPE-Stecker nach IEC 63171-6 standardisiert.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Industrial Ethernet
Englisch: industrial Ethernet - IE
Veröffentlicht: 26.05.2019
Wörter: 397
Tags: #Industrial Ethernet
Links: 100Base-TX, 24702, Anwendungsschicht, Aspekt, CC-Link (control and communications link)