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Strukturbereinigung im Netzwerk

: Phoenix Contact


Die neuen Advanced Managed Switches von Phoenix Contact eignen sich insbesondere für die Nutzung in Ethernet/IP-Netzwerken, da sie erstmalig mit dem Common Industrial Protocol (CIP) ausgestattet sind. Auf diese Weise können die Geräte aus dem Ethernet/IP-Steuerungssystem konfiguriert und diagnostiziert werden. Darüber hinaus unterstützen die Switches als weltweit erste Netzwerkkomponenten den Redundanzmechanismus Device Level Ring (DLR).

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Mit den Advanced Managed Switches stehen erstmals Switches mit integrierter DLR-Redundanz zur Verfügung.

Mit den Advanced Managed Switches stehen erstmals Switches mit integrierter...

Durch konsequente Verwendung der Ethernet-Standards nach IEEE 802.3 lassen sich mit Ethernet/IP mittels Netzstrukturkomponenten wie Switches alle klassischen Netzwerkstrukturen umsetzen. Viele aktuelle Ethernet/IP-Automatisierungsgeräte verfügen über zwei physikalische Ethernet-Ports und können so in der Feldebene direkt mit einer Bustopologie verkabelt werden, die sich auch zu einem Ring schließen lässt. dieser ist allerdings nur dann realisierbar, wenn der redundante Port über einen Redundanzmechanismus blockiert ist und lediglich bei einer Ringunterbrechung aktiviert werden kann. Diesem Zweck dient in Ethernet/IP-Netzwerken die Redundanztechnologie Device Level Ring (DLR).

Ohne zusätzliche Drei-Port-Geräte

DLR zeichnet sich mit Wiederherstellungszeiten von nur drei ms durch eine nahezu stoßfreie Umschaltung der Teilnehmerkommunikation aus. Die Integration von Standardkomponenten wie Industrie-PCs oder anderer nicht-DLR-fähiger Ethernet/IP-Teilnehmer im redundanten Ring erfolgte bisher über die Vorschaltung spezieller Drei-Port-Geräte. Die so genannten Ethernet/IP-Taps (ETAPs) sind über zwei Ports in den DLR-Ring eingebunden und koppeln über den dritten Port die jeweilige Standardkomponente an. So wurden bisher auch Switches angebunden, die beispielsweise für die überlagerte Vernetzung der Steuerungszellen verantwortlich sind.

Mit den Advanced Managed Switches der Produktfamilie FL Switch 7000 stehen nun weltweit erstmals Switches zur Verfügung, die direkt in einen DLR-Ring eingefügt werden können. Das bringt Vorteile bei der Installation und Ausführung von Ethernet/IP-Netzwerken. In kleinen und mittelgroßen Maschinennetzen, die in einem Ring umgesetzt sind, lassen sich mit den Advanced Managed Switches jetzt bis zu sechs
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DLR-Ringe mit überlagerter Vernetzung

DLR-Ringe mit überlagerter Vernetzung

Komponenten wie HMI-Geräte, Industrie-PCs, Scanner und weitere Feldmodule in die Automatisierungslösung integrieren. In größeren Maschinen- und Anlagennetzwerken koppeln die neuen Switches die DLR-Ringe direkt und redundant auf der Maschinenebene an das überlagerte Netzwerk an. Neben dem DLR-Ring unterstützen die Advanced Managed Switches dazu das universelle Rapid Spanning Tree Protocol. Die kombinierte Funktion eines Switches mit DLR vereinfacht also die Netzstruktur und reduziert die Anzahl der Komponenten sowie den Installationsaufwand.

Unterbrechnungen schnell erkannt

Der Supervisor organisiert im DLR-Ring das Management der Redundanzumschaltung. Diese Funktion kann sowohl von der Steuerung als auch von den Advanced Managed Switches übernommen werden. Die als Supervisor fungierende Komponente blockiert einen ihrer Ports für die Standard-Ethernet-Kommunikation. Der Ring stellt sich für die Standard-Übertragung als Linienstruktur dar. Spezielle DLR-Kontrolltelegramme (Beacons) können den Ring jedoch in beide Richtungen nutzen. Mit ihnen prüft der Supervisor kontinuierlich die störungsfreie Funktionsweise der Ringstruktur. Kommt der Beacon nicht innerhalb eines vorgegebenen Timeouts wieder beim Supervisor an, wird ein Fehler unterstellt und daraufhin der zweite Port des Supervisors wieder für sämtliche Nachrichtentypen geöffnet. In diesem Fall betreibt der Supervisor zwei Teillinien, in denen weiterhin Beacons verschickt werden.

Abgesehen von den Redundanzoptionen wird die Verfügbarkeit des Netzwerks von anwendergerechten Diagnosefunktionen beeinflusst. Ethernet/IP verwendet das Common Industrial Protocol (CIP) als Anwendungsschnittstelle. Damit Konfiguration und Diagnose der Switches direkt aus dem Ethernet/IP-Steuerungssystem
erfolgen können, arbeiten die Geräte mit einem Switch-Profil über CIP. Per EDS-Files (Electronic Data Sheet) lassen sich die Switches in das Engineering des Steuerungssystems integrieren. Das EDS-File enthält alle erforderlichen Informationen über die Parameter, die via CIP eingestellt werden können. Für den Redundanzmechanismus DLR steht ein spezielles Objekt im CIP zur Verfügung. Auf diese Weise kann der Zustand des Rings jederzeit auch von der Applikation individuell ausgewertet werden. Ringunterbrechungen sind schnell erkannt und entsprechende Wartungsmaßnahmen sofort eingeleitet.

Zielorientierte Datenweiterleitung

Da Ethernet/IP für die E/A-Kommunikation häufig Multicasts einsetzt, müssen Anwender dies bei der Netzwerkplanung berücksichtigen, um unerwünschte Netzlasten zu vermeiden. Deshalb umfassen die Advanced Managed Switches Mechanismen, die den Multicast-Verkehr filtern und den Datenstrom nur an die jeweiligen Zielteilnehmer weiterleiten. Dazu analysiert der Switch bei aktiviertem IGMP-Snooping (Internet Group Management Protocol) den Netzwerkverkehr und ordnet die Ports den entsprechenden Multicast-Gruppen zu. Die empfangenen Multicast-Telegramme werden dann lediglich an die Ports gesendet, die Teilnehmer der jeweiligen Gruppe sind.

Mit den Advanced Managed Switches stehen erstmals Switches mit integrierter DLR-Redundanz zur Verfügung.
DLR-Ringe mit überlagerter Vernetzung
Konfiguration und Diagnose aus dem EtherNet/IP-Steuerungssystem erfolgen über CIP.


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