I/O-Lösungen mit Multiprotokoll-Ethernet-Technologie arbeiten vollautomatisch in Profinet-, Ethernet/IP- oder Modbus-TCP-Netzen

Die Protokollvielfalt, welche die industrielle Kommunikationslandschaft prägt, ist aus der Feldbuszeit direkt in die Ethernet-Ära übergegangen. Begegnen kann man dieser mit I/O-Modulen mit Multiprotokoll-Technologie, die gleichzeitig Profinet, Ethernet/IP und Modbus TCP unterstützen.

Mit seiner Multiprotokoll-Technologie unterstützt Turck gleichzeitig Profinet, Ethernet/IP und Modbus TCP in einem I/O-Modul. Unabhängig davon, ob IP20 oder IP67, ob modular, kompakt oder ultrakompakt, das Unternehmen bietet zahlreiche I/O-Lösungen für viele Anforderungen und Platzverhältnisse. Multiprotokoll kann dabei die Zahl der vorzuhaltenden Varianten effizient reduzieren.
Ethernet-basierte Bussysteme wie Profinet, Ethernet/IP oder Modbus haben sich neben den ursprünglichen Feldbussen fest im Automatisierungsumfeld etabliert, unter anderem aufgrund der geringeren Fehleranfälligkeit. In Linientopologie etabliert beispielsweise Profinet mit geräteinternen 3-Port-Switches eine physikalische Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen zwei Teilnehmern. Dies minimiert das Risiko einer gegenseitigen Beeinflussung mehrerer Teilnehmer, die bei einem Feldbus typischerweise parallel am selben Medium hängen. Zusätzlich erleichtern industrielle Ethernet-Protokolle wie Profinet mit ihrer Nachbarschaftserkennung über das Link Layer Discovery Protocol (LLDP) das schnelle Auffinden problematischer Verbindungen und damit den zügigen Tausch defekter Komponenten. Auch die Möglichkeit zum Aufbau einer Ringredundanz erhöht die Kommunikationssicherheit gegenüber Feldbussen. Bei Profinet stellt das zuständige Media Redundancy Protokoll (MRP) sicher, dass bei einem Kommunikationsausfall in Ringtopologie automatisch die Kommunikationsrichtung geändert wird und so die weitere Kommunikation gesichert ist.
All diese Vorzüge haben zum Durchsetzen der Ethernet-Protokolle in der industriellen Automation beigetragen. Die Hoffnung, mit dem Übergang von Feldbus- zu Ethernet-Netzwerken die spezifischen Protokoll- und Anschlusslösungen der verschiedenen Busse überwinden zu können, hat sich allerdings nicht erfüllt. Analog zum Beharren auf eigene Ethernet-Protokolle haben die Steuerungshersteller wieder eigene Installationsrichtlinien zur Verkabelung ihrer Netzwerke entwickelt.
Turck bietet mit seiner Multiprotokoll-Technologie eine Lösung für diese Herausforderung an: Ethernet-Gateways und -Block-I/O-Module mit Multiprotokoll-Technologie lassen sich ohne Zutun des Anwenders auf den Ethernet-Protokollen Profinet, Ethernet/IP oder Modbus TCP betreiben.

Vielsprachig durch Mithören

Möglich wird die Multiprotokoll-Funktionalität durch eine intelligente Identifikationsroutine der Ethernet-Geräte.

Sie ermittelt im Hochlauf nach dem Einschalten - während der sogenannten Snooping-Phase (Snooping = Schnüffeln) - durch Mithören der Bustelegramme zunächst, welches Ethernet-Protokoll beziehungsweise welcher Master einen Verbindungsaufbau anfordert. Die Geräte stellen sich dann automatisch auf das erkannte Protokoll ein.
Mit seinen Multiprotokoll-Geräten reduziert Turck zum einen die eigene Versionsvielfalt der Gerätetypen und zum anderen die der Kunden, die in verschiedenen Teilen ihrer Produktion oder in Landesvarianten ihrer Maschinen unterschiedliche Protokolle einsetzen. So ist es etwa in der Automobilproduktion keine Seltenheit, dass Rohbau und Endmontage auf Basis unterschiedlicher Protokolle automatisiert sind. All diese Anwender müssen in Zukunft nur noch einen Gateway-Typ vorrätig halten, unabhängig vom verwendeten Ethernet-Protokoll. Da Einkauf und Lagerhaltung ohnehin oft zentralisiert sind, bietet sich hier die Chance, Lagerhaltungskosten und Komplexität effektiv zu reduzieren.
Technisch und wirtschaftlich möglich sind mit den Multiprotokoll-Geräten auch Maschinen und Anlagen, die zu großen Teilen identisch geplant und gebaut werden können und je nach Endkundenvorgabe unterschiedliche Steuerungen oder Master erhalten, um verschiedene Protokolle anzusprechen.

Komplettes Portfolio von ­modular bis ultrakompakt
Die Gateways der modularen Systeme BL20 für die Schaltschrankmontage und BL67 zur Feldmontage zählen ebenso zu den Multiprotokoll-Geräten wie die IP67-Block-I/O-Module der TBEN-L-Familie und die BL-compact-Reihe zur direkten Montage an der Maschine. Alle Geräte verfügen über interne Switches, die eine Installation in Linientopologie ermöglichen. Die Protokolle Ethernet/IP, Modbus TCP und Profinet sind in einer Geräte­firmware vereinigt. Trotz des schlanken Designs umfassen die Protokollstacks damit alle für diesen Markt relevanten Protokolle. Im Profinet-Betrieb werden Topologieerkennung und Adresszuweisung mittels LLDP sowie Fast-Start-up unterstützt, bei Ethernet/IP QuickConnect und Device Level Ring (DLR Medienredundanz). Aufgrund der schlanken Architektur des Mikroprozessors und der Firmware erreichen sie im Fast-Start-up-Betrieb unter Profinet eine Hochlaufzeit von weniger als 150 Millisekunden. Unter Ethernet/IP benötigen sie im entsprechenden QuickConnect-Betrieb rund 90 Millisekunden.
Gerade für Spezial-Maschinenbauer dürften die Block-I/O-Module der TBEN-S-Familie von Turck interessant sein. Denn auf 32 x 145 Millimetern bringt das Unternehmen in diesen Geräten ein komplett eigenständiges Multiprotokoll-Block-IO-Modul in IP67 unter. Sie verfügen sowohl über den erweiterten Temperaturbereich von -40 bis +70 °C wie auch über die integrierten Webserver der größeren Bauformen. Auch die kleine Bauform verfügt über interne Switches, die eine Installation in Linie ermöglichen. Die Ausgänge können einen Strom von 0,5 beziehungsweise 2 A schalten. Jeder Ausgangskanal wird vom integrierten Diagnosesystem mit Ringpuffer kontinuierlich überwacht, was die Fehlersuche erleichtert und Stillstandzeiten deutlich reduziert.
Seit Herbst sind fünf Varianten der TBEN-S-Familie verfügbar: mit jeweils vier digitalen Ein- und Ausgängen, acht digitalen Eingängen mit Moduldiagnose, acht digitalen Eingängen mit Kanaldiagnose, acht digitalen Ausgängen sowie acht universellen digitalen Ein-/Ausgängen. Die universellen Kanäle lassen sich wahlweise als Ein- oder Ausgang nutzen.

Multiprotokoll endet nicht im ­Schaltschrank

Auch im Schaltschrankbereich ergänzt Turck seine Multiprotokoll-Palette. Mit der FEN20-Reihe zielt der Automatisierungsspezialist auf Installationen in kleineren Schaltkästen und Bedienpulten. Einfache Schalter, Taster und Leuchten können mit den IP20-Block-I/O-Modulen Ethernet-fähig gemacht werden - auch nachträglich. Auch die FEN20-Reihe verfügt über den integrierten Webserver. Erhältlich sind zwei Bauformen: Die kleinere Bauform FEN20-4DIP-4DXP bietet vier digitale Eingänge und vier universelle digitale Kanäle. Die große Variante FEN20-16DXP liefert bis zu 16 universelle digitale Kanäle. Vorteil dieser Version ist die Verteilung der I/O-Signale auf drei unabhängige und voneinander getrennte Potenzialgruppen, die etwa beim sicherheitsgerichteten Abschalten vorkommen.
Die TBEN-S- und die FEN20-Reihe vervollständigen Turcks Multiprotokoll-Ethernet-Familie: Mit den bereits eingeführten Gateways der modularen Systeme BL20 und BL67 und den größeren Block-I/Os der TBEN-Reihe sind im IP20- und IP67-Bereich Multiprotokoll-Ethernet-Geräte sowohl als Block-I/O wie auch als modulares System verfügbar.

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