Archiv der Kategorie: Industrial Networking

Die Vorteile von Managed Ethernet-Switches

Was sind Industrie-Switches?

Industrial Networking Switches sind Netzwerk-Geräte, die speziell dazu dienen, eine Verbindung zwischen industriellen Umgebungen und Enterprise-Business-Anwendungen herzustellen, wobei sie mehrere Computer in einem einzigen lokalen Netzwerk (LAN) miteinander verbinden. Diese Arten von Switches werden für unternehmenskritische Anwendungen gebaut und sind so entworfen, dass sie gegen extreme Temperaturen und raue Bedingungen in einer Vielzahl von Umgebungen – von Fabrikhallen bis Verkehrsleitzentralen – beständig sind.

Eine weitere wichtige Eigenschaft ist, dass einige dieser Netzwerk-Switches die Konfiguration ihrer Einstellungen für den VLAN-Modus ermöglichen, sodass Geräte gruppiert werden können (zum Beispiel pro Abteilung, Marketing/Finanzen). Auf diese Weise wird der Datenverkehr zwischen einzelnen Gruppen isoliert, sodass kritische Informationen ohne Verzögerung an den rechtmäßig zugewiesenen Ort geleitet werden können.

Managed Industrie-Switches

Managed (oder auch ‚Verwaltete‘) Switches sind auf Redundanz ausgerichtet und bieten eine gezielte Echtzeit-Kommunikation über integrierte Protokolle an, die den Determinismus verbessern und einen stabilen und konsistenten Datenfluss ermöglichen. Diese Switches stellen QoS (Quality of Service oder Dienstqualität) zur Verfügung; mit dieser Option kann Bandbreite für Datenteilmengen priorisiert werden, wodurch über das Netzwerk mehr Bandbreite zugewiesen werden kann. Dies stellt sicher, dass IP-Daten problemlos ankommen und Daten ohne Unterbrechung und unter Verwendung einer minimalen Bandbreite erfasst werden können. Managed Switches unterstützen darüberhinaus zusätzliche Protokolle wie RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) und ermöglichen damit alternative Verlegewege, um Situationen mit Loops (Schleifen) zu vermeiden, die üblicherweise der Grund für eine Netzwerkstörung sind.

Industrial Control Room

Vorteile von Managed Switches

Managed Switches bestechen durch eine Vielzahl von möglichen Funktionen wie PoE-Support, einem erweiterten Temperaturbereich, Gleichstromversorgung und zusätzlichen flexiblen SFP-Slots mit Montagemöglichkeiten auf DIN-Schienen (Hutschienen). Der Mehrwert dieser Switches begründet sich mitunter auf folgenden Eigenschaften und Optionen:

  • Netzwerkredundanz (Netzwerk-Back-up-Plan): Diese Switches bieten die Möglichkeit für die Nutzung redundanter Stromversorgungen. Das heißt, wenn eine Stromversorgung durch Überspannung ausfällt, funktioniert der Switch über die zweite Stromversorgung weiter, als wäre nichts geschehen; dadurch wird jegliche Ausfallzeit vermieden. Durch das Anbieten von Resilient Ring-Protokollen ermöglichen die Switches sogar die Verwendung von alternativen Datenwegen, falls ein Link oder ein Knoten ausfällt.
  • Verwaltung aus der Ferne: Bei geschäftskritischen Netzwerken sind Konfiguration, Monitoring/Traps, Rebooten, Re-Imaging des Betriebssystems aus der Ferne erforderlich. Wenn ein Netzwerkproblem auftritt, ist es vorteilhaft wenn Operatoren aus der Ferne eine Diagnose stellen und das Problem beheben können, um die Betriebszeit zu optimieren. Mit dem SNMP-Protokoll kann das gesamte Netzwerk aus der Ferne visualisiert und gewartet werden; außerdem stehen Echtzeitdaten an jedem Knoten zur Verfügung. Mit SNMP können Informationen von jedem Switch gesammelt, organisiert und sogar modifiziert werden, um das Verhalten des Geräts zu ändern, ohne über eine Web-Konsole darauf zugreifen zu müssen. Außerdem können so Massen-Upgrades ausgeführt werden, um die Firmware auf dem aktuellsten Stand zu erhalten.
  • Sicherheit und Robustheit: Diese Switches begrenzen den Zugriff auf das Netzwerk auf vertrauenswürdige Geräte und hindern Benutzer daran, unautorisierte Sub-Netzwerke einzurichten. Sie ermöglichen die vollständige Kontrolle der Daten, Bandbreite und Datenverkehrssteuerung über das Ethernet-Netzwerk und damit das Einrichten von IP-/Port-Einschränkungen auf vorhandenen physischen Ports. Das bedeutet, dass zusätzliche Firewall-Regeln direkt im Switch konfiguriert werden können. Alles in allem unterstützen Managed Switches Protokolle, die es den Operatoren ermöglichen, den Zugriff auf Ports einzuschränken/zu regeln, z. B. die 802.1x Port basierte Netzwerkzugangskontrolle. Darüber hinaus unterstützen Managed Switches Protokolle zum Begrenzen des Zugangs auf Managementebene über Benutzer-Authentifizierung wie RADIUS, LDAP und Ähnliches.
  • RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol): Das Rapid Spanning Tree Protocol bietet Pfadredundanz im Netzwerk an und verhindert das Entstehen von Schleifen (Loops), indem es jeweils nur einen aktiven Pfad gleichzeitig zwischen zwei Netzwerkgeräten zulässt. Dadurch wird die Stillstandszeit reduziert.
  • SFP (Small Form-factor Pluggable): Der Vorteil der Multirate SFP-Slots liegt in der Möglichkeit zur flexiblen Erweiterung des Netzwerks, wodurch der Benutzer 100 Mbps- und 1 Gbps- SFP Module für Multimode- oder Monomode-Glasfasern (oder Kupferkabel) verwenden kann und diese Module nach Bedarf mischen und kombinieren kann. Wenn sich die Anforderungen ändern, kann das SFP-Modul ausgetauscht werden; damit kann sichergestellt werden, dass Hardware-Investitionen zukunftssicher sind.
  • Unterstützung für mehrere VLANs je nach Anforderung: Managed Switches ermöglichen den Aufbau mehrerer VLANs, wobei eine 8-Port Switch-Funktion funktional in zwei 4-Port Switches umgewandelt werden kann (die Ports 1-4 gehören dann zu VLAN 1 und die Ports 4-8 zu VLAN 2). Es ist möglich, die VLANs mit dem Router/NAT kommunizieren zu lassen, jedoch die Möglichkeit einer Kommunikation untereinander zu deaktivieren. Das drahtlose VLAN kann dann beispielsweise so eingeschränkt werden, dass nur Port 80/443 zulässig ist, und neben dem Surfen im Internet keine anderen Dienste genutzt werden können.
  • Priorisieren von Bandbreite für Datenteilmengen: Die Switches können einer bestimmten Art von Datenverkehr Vorrang vor anderen Arten geben und damit der priorisierten Art mehr Bandbreite auf dem Netzwerk zuweisen (zum Beispiel für Voice- und Video-Streaming).
  • Resilient Ring-Protokolle: Diese Protokolle ermöglichen die Verwendung von alternativen Datenpfaden, wenn ein Link oder Knoten ausfällt. In Anwendungen wie einer Backhaul-Verbindung einer IP-Sicherheitskamera ist es nicht praktisch/wirtschaftlich, eine Hub-and-Spoke-Topologie (Stern-Topologie) einzusetzen, da dann jeder Knoten eine direkte Verbindung mit dem Kern/Aggregationsknoten hat. Mit einer Ring-Netzwerk-Topologie kann eine Schleife (Loop) aufgebaut werden, wodurch sich zusätzliche Verlegekosten (Trenching) vermeiden lassen.

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Wann und wo sollten Managed Industrie-Switches verwendet werden?

Managed Switches sind für Netzwerke geeignet, die Anwendungen enthalten, bei denen schnelle Reaktionszeiten erforderlich sind. Außerdem sind sie eine ideale Option für Firmen, die ihr Netzwerk auf eine sichere Weise aus der Ferne verwalten und Fehler darin beheben müssen. Auf diese Weise können die Ingenieure eine optimale und zuverlässige Netzwerkleistung und -wartung erzielen.

Diese Switches sind robust und für die Verwendung in Industrienetzwerken geeignet. Sie wurden speziell entwickelt, um raue Anwendungen, z. B. mit extremen Temperaturen (-40 bis +75°), Schwingungen und Stößen auszuhalten, und sie leisten einen Beitrag zu einem kostengünstigen, zuverlässigen und sicheren Netzwerk. Managed Switches sollten in jedem Netzwerk-Backbone verwendet werden, sodass die Segmente des Netzwerkverkehrs überwacht und gesteuert werden können, zum Beispiel in den Bereichen:

  • Sicherheit/Überwachung
  • Verteidigung/Öffentliche Hand
  • Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen
  • Wasser/Abwasser
  • Versorgungsunternehmen
  • Öl/Gas Förderung

Industrie-Netzwerk Switches der INDRy-Serie von Black Box

Die INDRy- (Industrial DIN Rail Switches) Serie von Black Box wurde speziell für die weit entfernten Enden eines industriellen Netzwerks entworfen. Diese Switches bieten eine einfache und kostengünstige Methode zur Integration von Legacy-Netzwerken an, eliminieren den Bedarf für zusätzliche Konfigurationen und Modifikationen und reduzieren die Bereitstellungszeit. Die Geräte gewährleisten die Redundanz in geschäftskritischen Systemen durch das Umleiten des Verkehrs über einen Backup-Link innerhalb von Millisekunden, um Situationen wie beispielsweise das Abschalten der Kommunikation des Verkehrsleitsystems in bestimmten Infrastrukturen zu eliminieren.

Darüber hinaus können sie auf einer DIN-Schiene (Hutschiene) montiert werden; bei dieser effektiven Montagemöglichkeit wird eine standardisierte Metallschiene verwendet, die weithin für die Montage von Leitungsschutzschaltern und anderen industriellen Steuerelementen in Geräteträgern eingesetzt wird.

Industrial Ethernet Switches

Unsere Kunden sind mit den INDRy-Switches sehr zufrieden. Zu den Einsatzgebieten gehören das Verstärken von Netzwerkverbindungen in Schaltanlagen/Umspannstationen, die effektive Steigerung der elektrischen Energieverteilung und das Überwachen und Steuern der Funktionen von Sicherheitskameras im Feld.

Diese Switches lassen sich extrem einfach installieren. Sollten Sie dennoch Hilfe benötigen, wenden Sie sich bitte an unsere technischen Experten. Diese beraten Sie gerne in Bezug auf die Optimierung individueller Anwendungen, und das komplett kostenlos. Weitere Informationen über unser Tech Support Centre finden Sie auf der Seite BlackBox Tech Support Centre.

Wenn Sie weitere Informationen über diese Industrie-Switches suchen, besuchen Sie bitte unsere Webshop-Seite INDRy Industrie-Switches.

Fallstudie: Diebstahl-Prävention durch IP-Überwachung

Industrie: Behörden und Ämter

Einführung IP-Video-Überwachung in einem Straßenverkehrsamt.

Die Aufgabenstellung: Verhinderung des Materialdiebstals vom Betriebshof
Neben vielen anderen Aufgaben ist das Strassenverkehrsamt auch mit der Instandhaltung von Verkehrsampeln und der Strassenbeleuchtung beschäftigt. Ein Teil dieses Materials lagert auf einem Gelände im Aussenbereich einschliesslich ausrangierten Strassenlaternen und Kabeltrommeln. Bis vor ein paar Jahren war das kein Problem, aber in der letzten Zeit wurde gleich mehrmals Metall-haltiges Material vom Aussengelände gestohlen. Es musste also eine bessere Absicherung des Geländes gefunden werden.

IP Video-Netzwerk
Mit dieser Aufgabenstellung wendeten sich die Mitarbeiter der Stadtverwaltung an Black Box und der Vorschlag für eine IP Videoüberwachung wurde umgesetzt.

Zunächst wurden bei einer Standortbegehung markante Standorte für die IP-Kameras ausgewählt, die eine gute Sicht auf das eingelagerte Material bieten. Dann wurden drei Punkte auf dem Gelände gewählt, die per Funk angesteuert werden können. Dort wurde jeweils in einem Anschaltkasten ein PoE Netzwerk-Switch untergebracht, der die Kameras nicht nur IP-technisch anbindet sondern auch mit Strom versorgt.

Black Box lieferte die Wireless LAN Funkstrecken fertig konfiguriert und betriebsbereit, so dass diese vor Ort nur noch montiert und die Kabel eingesteckt werden mussten.

Aus Datenschutz-rechtlichen Gründen sollte es auch eine Möglichkeit geben, die IP-Überwachung vorübergehend abzuschalten. Black Box lieferte daher nicht nur die POE-fähigen Netzwerkswitche sondern schulte darüber hinaus die Mitarbeiter im Umgang mit der Webschnittstelle der Switche insbesondere wie Kameras neu gestartet oder ausgeschaltet werden können.

Final installierte Black Box noch eine Videowand, so dass alle Kamerabilder auf 2 x 2 Full HD Monitoren im ständig besetzten Pförtnerhaus beobachtet werden können. Im Rahmen dieses Ausbaus wurden zeitgleich auch die Rechner von der Pforte an einen sicheren Standort ausgelagert und über KVM Extender angebunden.

Lösungskomponenten von Black Box
Industrie-Netzwerkswitche mit PoE+ und Management: LIE1014A

Wireless Ethernet Extender: LWE200A-AP und LWE200A-S

KVM Extender DVI, USB: ACX300

VideoPlex4  4K Videowand Controller: VSC-VPLEX4

Die Kompetenz, die Black Box hier an den Tag legte, hat uns überzeugt. Beratung, Dienstleistung, Kompetenz und Lieferung aus einer Hand.”

Maschinelles Sehen: 100% Fließbandüberwachung

Das maschinelle Sehen, die bildbasierte automatische Fertigungskontrolle auch Machine Vision genannt, hat sich enorm weiterentwickelt und wird jetzt zum unverzichtbaren Werkzeug in der Fertigung, um die Qualität und Rentabilität zu erhöhen. USB 3.0 hat mit seinem 5 Gbit/s-Datendurchfluss und der Möglichkeit, Daten und Strom über dieselbe Leitung zu senden, erheblich zu dieser Verbreitung beigetragen.

Was ist maschinelles Sehen?
Maschinelles Sehen ist ein bildbasiertes, automatisches Kontroll- und Analysesystem für Anwendungen wie die Fertigungskontrolle. Es nimmt automatisch Bilder auf, um das Material zu prüfen, das auf dem Fließband angeführt wird.

Weitere Anwendungen für das maschinelle Sehen sind:

  • PCB-Kontrolle
  • Kontrolle von Injektionsflaschen
  • Robotersteuerung und Ausrichtung von Komponenten
  • Kontrolle von Motorteilen

Das maschinelle Sehen nutzt eine kleine Industriekamera und Lampen, die in Fließbandnähe angebracht sind, um Bilder vom passierenden Produkt aufzunehmen. Die Bilder werden anschließend mithilfe einer Software analysiert, um festzustellen, ob verschiedene Aspekte des Produkts den zulässigen Spezifikationen entsprechen. Wenn beispielsweise ein Etikett falsch aufgeklebt ist, wird die Flasche abgelehnt. Die Inspektion und Auslese erfolgt in einer unglaublichen Geschwindigkeit: innerhalb von Sekundenbruchteilen.

Vor einigen Jahren waren Systeme für maschinelles Sehen sehr kostspielig und erforderten sechsstellige Investitionsbeträge. Aber in den letzten 15 Jahren ermöglichten technologische Fortschritte eine erhebliche Reduktion der Anschaffungskosten, sodass maschinelles Sehen zu einer praktischen Lösung für eine hundertprozentige Qualitätskontrolle werden konnte. Und die Kosten für die Implementierung des maschinellen Sehens sinken mit zunehmenden technologischen Möglichkeiten weiter.

Das maschinelle Sehen ist heute ein unverzichtbares Werkzeug für die Qualitätskontrolle, die Sortierung und den Materialtransport in allen Industriezweigen, einschließlich Elektronik, Nahrungsmittelverarbeitung, Pharmazie, Verpackungsindustrie, Automobilindustrie usw. Es ist ein wirtschaftlicher Weg, um sicherzustellen, dass Produkte, die nicht den Spezifikationen entsprechen, aussortiert werden. Das maschinelle Sehen kann verwendet werden, um Geometrie, Platzierung, Verpackung, Etikettierung, Versiegelung, Endverarbeitung, Farbe, Muster, Strichcode und fast alle anderen Parameter, die Sie sich vorstellen können, zu kontrollieren.

USB 3.0 und maschinelles Sehen
USB 3.0 bringt Systemen für maschinelles Sehen zahlreiche Vorteile. Aufgrund des Datendurchlaufs von 5 Gbit/s, um das Zehnfache höher als bei USB 2.0, beseitigt es Probleme mit der Stabilität und der niedrigen Latenz bei der Bildübertragung und Kamerasteuerung. USB 3.0 ermöglicht die Übertragung von höher auflösenden Videos mit einer höheren Bildfrequenz ohne Qualitätsverlust.

USB 3.0 sendet auch Daten und Strom über dieselbe Leitung. Dieser ist ausreichend, um die Kamera mit Strom zu versorgen, ohne dass man sich Gedanken über eine separate Stromversorgung oder Leitung machen muss.

Zudem ist USB 3.0 im Vergleich zu älteren Systemen eine Plug und Play-Lösung, sodass Kameras und andere Hardware, wie USB 3.0 Extender und andere Geräte einfach ausgetauscht werden können.

Verwandte Themen:

Produkt Übersicht USB

Überwachung und Steuerung in Kontrollräumen der Öl- und Gasindustrie

Lösungen zur Überwachung und Kontrolle im Leitstand in Upstream, Midstream und Downstream-Umgebungen.

Durch das Wachstum in der Öl- und Gasindustrie werden weitere Bohrungen, Pumpstationen, Pipelines, Verarbeitungsanlagen und Raffinerien gebaut werden. Entscheidend für den effizienten Betrieb und die Produktivität sind ein zuverlässiges Netzwerk und die Prozessautomatisierung entlang der gesamten Produktionskette. Allerdings sind die Rohstoff-Vorkommen immer schwerer zugänglich und gleichzeitig weniger produktiv. Um Schritt mit dem globalen Verbrauch zu halten, müssen Öl-Unternehmen ständig nach neuen Quellen suchen, sowie die Produktivität von bestehenden Anlagen verbessern.

Erfahren Sie mehr über die Lösungen für industrielle Netzwerke und effiziente Prozessüberwachung für die Öl- und Gasindustrie auf unserer Webseite.

Eine digitale Überwachung und Steuerung der Prozesse in der Energiewirtschaft bietet Wettbewerbsvorteile durch einen effektiven Workflow bei der Automatisierung.

Black Box hat es sich zum Ziel gesetzt, seinen Kunden, mit individueller Beratung und innovativen Lösungen zur Migration in digitale Medien, zum Erfolg zu verhelfen. Wir unterstützen Kunden aus dem Bereich der Energieversorger mit der Planung und Bereitstellung von geschäftskritischen Lösungen.

An Bohrstellen bieten KVM-Systeme hochauflösende Videobilder und sofortigen Zugriff auf die Steuerung der Prozesse von mehreren Quellen. Bei der Erkundung von Öl- und Gasfeldern erlauben diese Systeme schnellen Zugriff auf grafische Daten und Abläufe während der seismischen Untersuchung. Sie ermöglichen eine schnelle Reaktion auf Statusveränderungen und tragen damit entscheidend zum Erreichen eines sicheren und effizienten Betriebes bei. Fernüberwachungslösungen in Kontrollräumen bieten den Mitarbeitern eine bessere Übersicht, schnelleren Zugriff auf die Daten und Ausfallsicherheit. Mit KVM-Lösungen, können die Mitarbeiter im Leitstand aus der Ferne die HD-Prozessbilder in Echtzeit überwachen und sich im Bereich von Millisekunden auf die Steuerung über eine LAN/WAN-Verbindung aufschalten.

KVM Lösungen von Black Box

  • Lösungen zur Verlängerung und Schaltung von HD-Video und Peripheriesignalen
  • Virtuelles Desktop Remote Management
  • Signalkonvertierung und Signalverteilung
  • KVM-Erweiterungen zur Verbesserung der Ergonomie und Konzentration durch Schaffung von abgesetzten Arbeitsplätzen in ruhiger Umgebung.
  • KVM-Erweiterungen über lange Glasfaserstrecken mit Immunität gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen.

Ihre Vorteile:

  • Die Migration von analoger zu digitaler KVM-Technologie ermöglicht eine zuverlässigere und schnellere Überwachung mit detailgetreuen Bildern.
  • Mittels Fernüberwachung können auch für den Menschen potentiell gefährliche Bereiche effektiv kontrolliert werden.
  • Durch Backup-Einrichtungen auf mehreren Ebenen werden Systemausfälle reduziert ebenso wie das Risiko eines versehentlichen Fehlbetriebs.
  • Anlagenverwaltung (Asset Integrity Management, AIM)
  • Maximierung des Humankapitals durch parallel ablaufende Prozesse mit sofortigem Fernzugriff vom Leitstand aus.

Erfahren Sie mehr über hoch performante KVM Lösungen für die Öl- und Gasindustrie.

Wenn Sie Unterstützung bei der Planung für Ihren Kontrollraum benötigen, kontaktieren Sie die Applikationstechniker von Black Box.

PoE-Anwendungen und Vorteile: Sparen Sie Geld und Zeit

PoE ist eine bewährte Technologie für wireless Access Points, Überwachungskameras, das Gebäudemanagement, Video-Kioske im Handel und Point-of-Informations-Systeme. Sie ermöglicht die Stromversorgung unabhängig von Stromdosen, so dass sich die Endgeräte preiswerter installieren und ohne grössere Betriebsunterbrechung neu platzieren lassen. Zusätzlich erhalten Sie eine grössere Ausfallsicherheit, wenn Ihre LAN-Ausstattung mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) abgesichert ist. Diese schützt gleichermassen die Versorgung Ihrer PoE-Endgeräte.

Durch die Verwendung von Power over Ethernet können beträchtliche Kosten pro wireless Access Point (AP) eingespart werden im Vergleich zu einer nicht PoE-fähigen Lösung.

In einer Installation ohne PoE muss neben der Netzwerkverbindung für jedes Endgerät zusätzlich auch für eine Netzdose und einem Stromanschluss gesorgt werden. Abhängig von Faktoren wie der Lage des Access Points, der Entfernung zum Wechselstromkreis sowie lokalen Sicherheitsvorschriften können die Einsparungen durch eine PoE-Lösung 150 bis 250 Euro pro AP betragen. In industriellen oder denkmalgeschützten Umgebungen sind die Einsparungen noch wesentlich höher.

PoE Mid-Span Injektoren sind eine gute Wahl, wenn ein bestehendes Netzwerk auf PoE aufgerüstet werden soll. Sie lassen sich unkompliziert in das vorhandene LAN einbinden, um PoE-Geräte wie Wireless Access Points und IP-Kameras mit Strom über die Netzwerkverbindung zu versorgen. Standortwechsel der PoE-Geräte lassen sich ebenfalls viel einfacher realisieren, da die Geräte flexibel und ohne kostspielige, zeitaufwändige Neuverdrahtung umziehen können.

Power over Ethernet ist auch die Antwort, wenn Sie von herkömmlichen Apparaten auf VoIP-Telefone umsteigen wollen. Der Wechsel ist dank PoE mit wesentlich geringeren Installationskosten verbunden — alles, was Sie tun müssen, ist für eine Ethernet-Verbindung zu sorgen. Black Box bietet eine Vielzahl von PoE PSE-Geräten einschliesslich Switchen, Medienkonvertern und Injektoren.

PoE kann zudem für eine höhere Verfügbarkeit der VoIP-Telefonie genutzt werden. Sichern Sie dazu Ihre PSE (stromeinspeisenden) -Geräte mit einer USV ab, deren Batterieleistung bei einem Stromausfall für den kontinuierlichen Betrieb Ihrer kritischen Geräte sorgt.

Weitere Informationen:
Video: Power over Ethernet verständlich erklärt

Werksautomatisierung: 4 Technologien zur Problemlösung

Es gibt eine neue industrielle Revolution. Sie kombiniert den Fortschritt auf dem Gebiet der Maschinen und Steuerungen mit dem Fortschritt, der im Rahmen der Internet-Revolution auf dem Gebiet der Computerkommunikation gemacht wurde. Die heutige Technologie wird in einer Weise für die Problemlösung und zur Steigerung der industriellen Produktivität eingesetzt, die selbst vor 10 Jahren noch unvorstellbar war.

Deshalb stehen wir heute vor der Herausforderung, neue und vorhandene Technologien in einer Industrieumgebung in Einklang zu bringen. Hier stellen wir Ihnen vier Technologien zur Problemlösung für Industrienetzwerke vor.

  1. Glasfaser für Distanzen und Immunität gegenüber EMI/RFI (elektromagnetische und Funkfrequenz)-Interferenzen.

In Industrieumgebungen wird häufig Glasfaserkabel bevorzugt, weil es für sehr große Distanzen geeignet und immun gegen elektrische Interferenzen ist.

Glasfaserstrecken sind nicht wie Twisted-Pair-Kupferkabel auf 100 Meter begrenzt, sondern können je nach Kabeltyp, Wellenlänge und Netzwerk Entfernungen von 300 Meter bis 40 und mehr Kilometer überbrücken.

Außerdem überträgt Glasfaser Daten mit extremer Zuverlässigkeit. Es ist vollständig immun gegen viele Umgebungseinflüsse, die Kupferkabel beeinträchtigen können. Die Faser besteht aus Glas, einem isolierenden Material, durch das kein Strom fließen kann. Somit wird die Datenübertragung auch nicht durch elektromagnetische und Funkfrequenz-Interferenzen (EMI/RFI), Signalüberlagerungen, Impedanzprobleme uvm. beeinflusst. Glasfaserkabel lässt sich problemlos in der Nähe von Industriegeräten verlegen.

  1. Redundante Ring-Topologie

Obwohl man bei Ethernet in der Regel von einer Stern-Topologie ausgeht, kann ein Ethernet-Netzwerk auch ringförmig aufgebaut werden. Diese Variante kommt häufig in Anwendungen zum Einsatz, in denen die sternförmige Verlegung des Glasfaserkabels von einem zentralen Switch aus mit Schwierigkeiten verbunden wäre, also z. B. in Industrieanwendungen oder auch in Verkehrssignalanlagen.

In Industrienetzwerkszenarien werden Industriegeräte wie CNC-Maschinen an Gehärtete Ethernet Switche angeschlossen. Die Switches sind in einer Ring-Topologie für maximale Zuverlässigkeit mit praktisch verzögerungsfreier Failover-Umschaltung (in weniger als 30 ms) eingerichtet. Der Ring bietet den Vorteil eines redundanten Signalpfads für den Fall, dass eine Verbindung abbricht. Wenn ein Teil des Rings ausfällt, wechselt der Datenverkehr automatisch die Richtung.

  1. Machine Vision und USB 3.0

Bei Machine Vision handelt es sich um eine bildbasierte automatische Prüftechnologie, die heute in der Elektronik-, Lebensmittelverarbeitungs-, Pharma-, Verpackungs- und Automobilindustrie sowie in vielen anderen Branchen ein unverzichtbares Tool zur Qualitätssicherung, Sortierung und Materialverarbeitung ist. Die Machine Vision-Technologie nutzt Kameras, PCs, Software und andere Hardwarekomponenten für die automatische Aufnahme von Bildern und die Materialprüfung auf dem Fließband vorbeiziehender Teile.

Machine Vision ist eine wirtschaftliche Möglichkeit, Ausschussware zuverlässig auszusortieren. Sie kann zur Untersuchung von Geometrie, Platzierung, Verpackung, Etikettierung, Versiegelung, Beschichtung, Farbe, Muster, Strichcode und den verschiedensten anderen Parametern eingesetzt werden.

USB 3.0 stellt eine enorme Erweiterung für Machine Vision-Systeme dar. Dank des hohen Durchsatzes von USB 3.0 in Höhe von 5 Gbit/s – zehnmal mehr als bei USB 2.0 – gehören Stabilitäts- und Latenzprobleme bei der Bildübertragung und Kamerasteuerung der Vergangenheit an. USB 3.0 ermöglicht die Übertragung von Video mit höherer Auflösung und Bildraten ohne Qualitätsverlust.

  1. Serielle Verbindungen in der Industrie

Als industrielle Steuerungen werden Geräte zur Bedienung von Verpackungsanlagen, Generatoren, Drehbänken, Waagen und anderen Maschinen bezeichnet. Wenngleich die meisten IT-Anlagen heute per Ethernet vernetzt sind, werden für Industriegeräte häufig noch serielle RS232-, RS485- oder RS422-Schnittstellen verwendet. Um Investitionen in Industrieanlagen und Maschinen voll auszuschöpfen, können Schnittstellenkonverter und Leitungstreiber zum Verbinden älterer Geräteanschlüsse (RS-232/422/485) mit neueren USB- und Ethernet-Netzwerken verwendet werden.

RS232 sendet Daten mit Geschwindigkeiten von bis zu 115 Kbit/s über Entfernungen von bis zu 15 Metern, wobei mit kapazitätsarmen Kabel auch größere Distanzen überbrückt werden können. RS232 wird sowohl für die synchrone als auch für die asynchrone Übertragung binärer Daten genutzt. Anstelle des ursprünglichen DB25-Steckers werden für RS232 heute zumeist DB9- und RJ45-Stecker verwendet. Bei Industriegeräten kommt anstelle eines Steckers häufig auch eine Klemmleiste als Anschluss für die RS232-Schnittstelle zum Einsatz. Da RS232 eine relativ geringe Reichweite aufweist und ausschließlich Punkt-zu-Punkt-Verbindungen unterstützt, ist sie als industrielle Schnittstelle nur bedingt geeignet.

Wesentlich ausführlicher wird die industrielle Kommunikation im Whitepaper über die Elemente eines RS-422/RS-485-Systems behandelt.

3 Wege zur Erweiterung Ihres Ethernet-LAN

CATx-Kabel unterstützen Ethernet-Distanzen von bis zu 100 Meter. Das ist kein Problem, wenn Sie Arbeitsplätze innerhalb eines Gebäudes miteinander verbinden. Was aber geschieht, wenn Sie die Reichweite Ihres LAN auf über 100 Meter erweitern müssen, um eine entfernte Abteilung, ein Gebäude auf der anderen Seite des Firmengeländes oder der Stadt, WLAN-Zugriffspunkte, IP-Sicherheitskameras oder sogar Remote-Monitoring-Stationen in Industrieumgebungen anzubinden?

Genau hier erweist sich die Ethernet Erweiterung als nützlich. Je nach Umgebung und Anwendung gibt es drei Wege, um Ihr Ethernet-Netzwerk über den nächsten Schrank hinaus zu erweitern.

  1. LAN-Erweiterung über Glasfaserkabel mit Medienkonvertern

Medienkonverter sind beliebte und günstige Lösungen für die Erweitern Sie Ihr Ethernet-Netzwerk Umwandlung von Kupfer-auf Glasfaserstrecken und vice versa. Man kann sie paarweise (lokal/remote) oder mit Ethernet-Switches verwenden.

Glasfaserkabel bietet die beste Leistung für eine Erweiterung von Netzwerken über lange Strecken. Darum war es für Telefon- und Kabelanbieter ein so entscheidender Schritt, diese zu verwenden. Multimode-Glasfaser hat eine Reichweite von 550 Metern für 10/100/1000-Ethernet-Verbindungen. Singlemode-Glasfaser überbrückt Entfernungen von über 30 km für 10/100/1000-Ethernet-Erweiterungen.

Glasfaser bietet auch den Vorteil der Immunität gegen elektromagnetische Interferenzen (EMI), Überspannungen, Spannungsspitzen und Masseschleifen. Deshalb ist sie zum Verbinden von Gebäuden auf unterschiedlichen Seiten eines Geländes oder einer Stadt sowie in Industrieumgebungen bestens geeignet.

Es gibt viele verschiedene Arten von Medienkonvertern, angefangen bei einfachen unmanaged Kompakt-Konvertern, die auf Panels oder Hutschienen montiert werden, bis hin zu managed Konvertern, die in Racks montiert werden können. Es gibt auch unterschiedliche Konverter für kommerzielle und industrielle Anwendungen. Eine beliebte industrielle Anwendung besteht in der Verwendung eines Medienkonverters mit PoE-Funktionen zur Stromversorgung und Zurückleiten eines IP-Kamerasignals über Glasfaser.

  1. LAN-Erweiterung über vorhandene Kupfer-/Telefonkabel mit Ethernet Extendern

In einigen Fällen können vorhandene Einrichtungen für die Erweiterung Ihres LAN verwendet werden. Wenn es eine vorhandene Twisted-Pair-Kupfer- oder Koaxialkabelstrecke gibt, können Sie Ihr Netzwerk mit einem Paar Ethernet Extender erweitern. Verwenden Sie einen auf jeder Seite zum Umwandeln von Ethernet zu DSL (Digital Subscriber Line) und wieder zurück zu Ethernet. Extender können Geschwindigkeiten von 100 Mbit/s über 300 Meter bzw. etwa 10 Mbit/s über 1400 Meter bieten.

Verwendung einer bestehenden Twisted-Pair-Kupferverkabelung

Eine beliebte Anwendung ist das Aufrüsten von Sicherheits-Checkpoint-Diensten. Der Checkpoint war ursprünglich vielleicht nur mit Twisted-Pair-Kabeln verbunden, um ein analoges Telefon zu unterstützen. Durch Verwendung eines Paares Ethernet Extender (lokal/remote) kann der Checkpoint so aufgerüstet werden, dass er eine Ethernet/Internet-Verbindung, ein VoIP-Telefon und eine IP-Kamera unterstützt.
Verwendung einer bestehenden Koaxialverkabelung

Eine andere weit verbreitete Anwendung ist das Aufrüsten von Sicherheitskamera-Netzwerken. Durch den Ersatz älterer, analoger Sicherheitskamerasysteme durch neuere, digitale IP-Kameras können Sie jede Menge Installationszeit (und Arbeitskosten) einsparen, wenn Sie die vorhandene Koaxialverkabelung mit einem Ethernet Extender auf jeder Seite nutzen.

  1. Wireless Ethernet-Erweiterung

2,4-/5-GHz/60GHz-Funkerweiterung

Wireless Ethernet Extender bieten eine äußerst kosteneffektive Methode für die Erweiterung von LAN/WAN auf mehr als 100 Meter. Der Kauf neuer Kabel, das Ziehen von teuren Gräben für Glasfaserkabel und auch das zeitaufwändige Warten auf Wegerechte – all dies fällt weg.

Wireless Ethernet Extender bieten die problemloseste Möglichkeit der Erweiterung von LAN-Verbindungen über grosse Strecken über Büroparks, einen Firmen-, Lehr- oder Medizin-Campus oder einen Bürokomplex hinweg. Auch in Industrieumgebungen wie zum Beispiel Fabriken oder Öl-/Gasfeld-Bohrunternehmungen und sogar in der Verkehrssteuerung sind sie die ideale Lösung.

Wireless Ethernet wird häufig zum Verbinden von Sichtlinien-Netzwerken verwendet, die weit voneinander entfernt liegen. Obwohl die Wireless-Erweiterung häufig in Unternehmensanwendungen zum Einsatz kommt, zeigt sie ihr ganzes Potenzial erst bei industriellen Anwendungen wie Datenerfassung, Steuerung und Überwachung, Anlagensteuerung sowie Sicherheit und Überwachung, um nur einige zu nennen. Die Funk-Extender können auch über PoE mit Strom versorgt werden, um die Installation zu vereinfachen.

 

Weitere Ressourcen:

Whitepaper: Medienkonverter: Glasfaser effektiv nutzen

Whitepaper: Power over Ethernet in Industrieanwendungen

Whitepaper: 5 Fragestellungen zu Wireless Ethernet Erweiterungen

Webinar: Wireless Lösungen für M2M, Sicherheit und mobile Datennetzwerke

Video: Wireless Ethernet Extender