Industrial Ethernet Solutions
Ethernet ist die erste Wahl, wenn es um die Datenübertragung in industriellen Anwendungen geht. Erfahren Sie mehr über das HARTING Industrial Ethernet Portfolio.
Ethernet wird in immer mehr Bereichen zum universellen Kommunikationsprotokoll. Entdecken Sie die HARTING Produktpalette für Industrial Ethernet Connectivity und Verkabelung.
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Vollständiger Ethernet Connectivity PDF Guide
Diese handliche Auswahlhilfe im PDF-Format gibt Ihnen einen vollständigen Überblick über das umfangreiche Angebot an HARTING-Produkten auf dem weitreichenden Markt der Industrial Ethernet Connectivity. (PDF | 10 MB | 36 Seiten)
Weitere Lösungen und Ressourcen
Lernen Sie von unseren Produktmanagern
Spotlight auf raue Umgebungen: Herausforderungen für die industrielle Ethernet-Konnektivität
Industrial Ethernet-Installationen sind fast überall im Einsatz. Die Konnektivität muss eine sichere und zuverlässige Übertragung auch unter härtesten industriellen Bedingungen gewährleisten. Joachim Finke und Heiko Meier geben einen Überblick über die spezifischen Herausforderungen , die es zu bestehen gilt.
Leistungsstarke und innovative Ethernet-PCB-Konnektivität
Miniaturisiert, kompakt & leistungsstark! Die innovative Leiterplattenanschlusstechnik von HARTING ermöglicht neue Möglichkeiten im Gerätedesign. Nikolaj Ponomarjow, Marian Dümke und Maximilian Rohrer, Produkt-Manager in der HARTING Technologiegruppe, geben einen Überblick.
RJ Industrial® Ethernet-Schnittstelle
Verfügbar als: KABELSTECKER | KABELKONFEKTIONIERUNG | GERÄTESEITE
ix Industrial® - miniaturisierte Schnittstelle für Industrial Ethernet
Durch die um 70 % kleinere Gerätebuchse im Vergleich zum bekannten RJ45 bietet der ix Industrial® die ideale standardisierte Schnittstelle für Gigabit-Ethernet. Kombiniert mit ausgezeichneter Abschirmung, Robustheit und hervorragender Leistung ist das ix Industrial® die perfekte Wahl für miniaturisierte Geräte.
Verfügbar als: KABELSTECKER | KABELKONFEKTIONIERUNG | GERÄTESEITE
T1 Industrial - Single Pair Ethernet
Übertragung von Ethernet über nur ein einziges Kupferkabelpaar. SPE ist die perfekte Technologie, um Feldgeräte mit dem Ethernet-Netzwerk zu verbinden. SPE ist schnell, platzsparend, kosteneffizient und sofort einsatzbereit. Die Ausrüstung von einfachen Sensoren, Kameras und Ähnlichem mit Ethernet-Schnittstellen macht SPE zum Treiber von Themen wie Integrated Industry und IIoT.
Verfügbar als: KABELSTECKVERBINDER | KABELKONFEKTIONIERUNG | GERÄTESEITE
preLink®
Das preLink® -System ist eine schnelle & einfache, universell einsetzbare Verkabelungslösung für IT, Gebäudeautomation und Industrie, die für alle Anwendungen gleich effizient eingesetzt werden kann.
Verfügbar als: KABELSTECKER | KABELKONFEKTIONIERUNG | GERÄTESEITE
Rundsteckverbinder M12 und M8
M8- und M12-Schnittstellen vereinen in industriellen Ethernet-Anwendungen drei wichtige Vorteile gegenüber der bekannten RJ-Schnittstelle: eine hohe IP-Schutzklasse, einen sehr geringen Platzbedarf und ein vibrationssicheres Stift-Buchse-Kontaktsystem. Einsatz in der Industriegebäudeverkabelung, im Maschinenbau, insbesondere im Bahnbereich.
Verfügbar als: KABELSTECKER | KABELKONFEKTIONIERUNG | GERÄTESEITE
Industrial Ethernet Switches
Die unmanaged Ethernet Switches der Ha-VIS eCon Serie bieten Ihnen jetzt weitere neue Modelle für einen effizienten Aufbau und Ausbau Ihrer Ethernet-Netzwerke.
Han-Modular® - Der Marktstandard für modulare Industriesteckverbinder
Die Baureihe Han-Modular® ist konzipiert für die Kombination von Leistung, Daten und Signalen in einem Steckverbinder. Das umfangreiche System von Einsätzen, Kontakten, Rahmen, Gehäusen und weiterem Zubehör wird unterschiedlichsten Kundenanforderungen gerecht. Der Anwender kann zwischen mehr als 100 verschiedenen Steckverbindermodulen wählen.
Diese sind für unterschiedliche Übertragungsmedien geeignet und decken neben verschiedenen Anschlusstechnologien auch mehrere Lösungen für die Datenübertragung ab (z. B. Quintax® (Kat. 5), Han Megabit Modul (2 x Kat. 5) und das Han Gigabit Modul (Kat. 6a und Kat. 8.2)). Der patentierte Han-Modular®-Gelenkrahmen ermöglicht die Konfiguration aller Module in den bewährten Han®-Gehäusen für alle Arten von rauen Umgebungen.
Han® 1A - Kompakt, robust und vielfältig
Mit dem Han® 1A bietet HARTING erstmals einen kompakten, feldinstallierbaren und wirtschaftlichen Steckverbinder, z. B. für Steuerungen, kleine Antriebe und Schaltschränke. Innerhalb dieser sehr kompakten und kostenoptimierten Produktfamilie bietet HARTING nun M12 D-kodierte und M12 X-kodierte Kontakteinsätze für verschiedene Anwendungsbereiche an.
Han® 3A - Kompakter Steckverbinder für raue Umgebungen
Aufgrund ihrer Robustheit und Vielseitigkeit werden die industriellen Han® 3A Industrie-Steckverbinder in den Bereichen Maschinenbau, Robotik, Transport und Energie eingesetzt und anerkannt. Sie werden eine Ausführung finden, die Ihren Anforderungen für den Einsatz in rauen industriellen Umgebungen gerecht wird. Han® 3 A RJ45 Kontakteinsätze sind für unterschiedliche Ethernet-Übertragungsraten für alle Anwendungsarten verfügbar.
Was ist Ethernet und Industrial Ethernet?
Durch die Verwendung von Ethernet als universelles Kommunikationsprotokoll manifestiert sich die Vision eines einheitlichen Protokollstandards für die Kommunikation von der Cloud zu jedem Sensor - und das IIoT wird mehr und mehr zur Realität.
Doch was ist Ethernet, was steckt dahinter und was sind die Besonderheiten beim Einsatz von Ethernet in der Industrie. In den folgenden Abschnitten erfahren Sie mehr über Ethernet.
Der Anfang – von Hawaii in die ganze Welt
Anfang der 1970er Jahre wurde auf den Hawaii-Inseln ALOHAnet, das erste Funkdatennetz der Welt, in Betrieb genommen. 1970 suchte der Professor der Universität Honolulu, Norman Abramson, nach einer kostengünstigen Kommunikationslösung für die verschiedenen Standorte der Universität auf den Nachbarinseln.
Dieses erste Protokoll, welches Datenpakete über zwei Frequenzbänder und zur Kollisionsvermeidung nach dem Zufallsprinzip startete, war die Grundlage für das später entstehende Ethernet. Zu diesem Zeitpunkt haben sich wohl nur wenige Menschen vorstellen können, dass diese ALOHAnet getaufte Entwicklung einmal die Kommunikationsgrundlage internationaler Industrieproduktionen darstellen würde. Heute ist Ethernet omnipräsent und auch aus der industriellen Produktion nicht mehr wegzudenken. Die Anforderungen an die Datenübertragung in Automatisierungsumgebungen steigen stetig und spiegeln sich quantitativ in der Anzahl verbauter Ethernet-Knoten wider. Mittlerweile ist Ethernet mit seinen Industrial-Ethernet-Varianten der meistverwendete Kommunikationsstandard in industriellen Anlagen – Tendenz weiter steigend. Umso wichtiger ist eine verlässliche Infrastruktur aus Schnittstellen und Verkabelung.
Aus Ethernet wird das IIoT
IoT, das Internet of Things, beschreibt die Vernetzung virtueller und echter physischer Gegenstände, um sie mittels Informations- und Kommunikationstechniken miteinander interagieren zu lassen. Gegenstände des täglichen Lebens erhalten digitale Fähigkeiten und werden so zu einem reellen physischen Gegenstand, der auch Teilnehmer digitaler Netzwerke wird. Dieser Prozess findet auch in industriellen Anwendungen statt und ist hier als Industrial Internet of Things (IIoT) bekannt.
In der Industrie werden ebenfalls immer mehr Komponenten zu smarten und intelligenten Teilnehmern. Sie beschränken sich dabei aber nicht mehr wie ehemals auf die oberen Ebenen unternehmensinterner Netzwerke. Ethernet-Protokolle sind über die letzten Jahre immer weiter an Cloud-Systeme angebunden worden, aber auch in Richtung der Feldebene tut sich was. Single Pair Ethernet (kurz SPE) ist hier die neue physikalische Schicht, die die letzte Meile abdeckt, um Ethernet direkt zu den Sensoren zu bringen.
Die zunehmende Erfassung, Auswertung und Nutzung von Daten macht eine leistungsfähigere Infrastruktur erforderlich. Gleichzeitig soll diese Infrastruktur weniger Platz beanspruchen und weniger Ressourcen verbrauchen. Effizienz ist hier das Stichwort, wenn immer mehr Sensoren mit steigendem Bandbreitenbedarf Netzwerkteilnehmer werden. Es braucht neue Hardware-Technologien.
Automatisierung und IT verschmelzen zur Automation-IT
Gleichzeitig wachsen Automatisierungsumgebungen immer weiter mit der ehemals getrennten IT-Welt zusammen. Gestiegene Datenraten aus allen Bereichen des Unternehmens wollen auch sinnvoll weiterverarbeitet und mit cleveren Algorithmen genutzt werden. Ziel der Automatisierung war es schon immer, die Flexibilität und Produktivität zu steigern. Durch die Verbindung aller industriellen Maschinen untereinander und mit der IT lassen sich zum einen die gewonnenen Daten der Maschinen visualisieren und zum anderen durch clevere Auswertungen Vorhersagen treffen. Wo muss ich meinen Prozess nachjustieren? Wo gibt es Potenzial für Optimierung?
Mit IT-gestützter Datenauswertung tun sich ganz neue Möglichkeiten der Optimierung auf. Die Digitalisierung der Feldebene ermöglicht zudem komplett neue Geschäftsmodelle oder Services, die vorher undenkbar waren. Pay-per-Part-Modelle oder die softwarebasierte Freischaltung von Zusatzfunktionen im Maschinenbau sind nur zwei Beispiele hierfür.
Ganz nebenbei erhalten die Betreiber der Anlagen die Möglichkeit, ihre Prozesse weltweit im Blick behalten zu können. Für all diese Entwicklungen ist Ethernet-Protokoll die vereinende Sprache, die dieses Zusammenwachsen ermöglicht. So wird auch deutlich, wie wichtig es ist, diese Verschmelzung konsequent bis zum letzten Punkt durchzuführen. Ethernet von der Cloud bis an den Sensor – das ist die reale Umsetzung des IIoT. Diese Entwicklung, weg von analogen Systemen und Feldbussen, hin zu Ethernet-Protokollen ist in den jährlich veröffentlichten Studien des HMS Industrial Networks gut zu erkennen. Sie zeigen die Marktverteilung von neuen Kommunikationsknoten in industriellen Netzwerken an. Hatten Ethernet-Protokolle 2016, also vor gerade einmal fünf Jahren, einen Gesamtanteil von 38 %, so ist dieser bis 2021 auf 65 % gewachsen. Gleichzeitig schrumpfte der Gesamtanteil von Feldbus-Systemen um 30 %.
Der Trend hin zum einheitlichen Protokoll für alle Unternehmensbereiche ist ungebremst. Doch was bedeutet das für die Auswahl von Infrastruktur und Schnittstellen? Welcher Steckverbinder taugt für welche Anwendung? Wo muss es eine industrietaugliche Lösung sein? Welche Lösungen sind heute etabliert, könnten morgen aber schon veraltet sein?
Das Leitmedium – Cuprum
Cuprum leitet sich von dem griechischen Wort Cyprium ab und bedeutet so viel wie "Erz von der griechischen Insel Zypern". Der Überlieferung nach wurde es dort zum ersten Mal abgebaut und erhielt dort seinen Namen. Als hervorragender elektrischer Leiter in ausreichend verfügbarer Masse ist es in der Übertragung von Strömen aller Art gesetzter Standard.
So auch in Datenkabeln für Ethernet-Netzwerke. Hier wurden über die Jahrzehnte immer neue Maßstäbe in den Übertragungsraten gesetzt, die vormals für unmöglich gehalten wurden. Cleveres Verdrillen von Aderpaaren und effiziente Schirmungskonzepte machen aktuell Übertragungsraten von bis zu 40 Gbit/s möglich, was dem Cat.8.1/8.2-Standard entspricht. In diesen Fällen werden vier Paare aus verseilten Kupferlitzen genutzt, also insgesamt acht Adern, die Daten übertragen. Der Datenstrom teilt sich so auf mehrere Wege auf. Besagtes Verseilen und die Schirmung machen hohe Frequenzen möglich, allerdings sind bzw. waren auch hier aktuell mögliche Frequenzen ausgeschöpft. Aktuelle Single-Pair-Ethernet-Entwicklungen gehen hier neue Wege, aber später mehr dazu.
Alternative Übertragungsmedien
Kupfer als Übertragungsmedium wurde immer mal wieder nachgesagt, in absehbarer Zeit durch alternative Übertragungsmöglichkeiten abgelöst zu werden. Aber ist Kupfer wirklich ein alter Hut oder doch eher die Grundlage für alle IIoT-Planspiele? Gemeinsamkeit aller kupferbasierten Lösungen ist die elektrische Übertragung. Diese setzt physikalische Grenzen bei den nutzbaren Frequenzen und der Übertragungslänge. 1/10/25/40 Gbit/s über 100 Meter sind das bekannte Limit für Ethernet über Kupferkabel.
Um diese Beschränkung sowohl in Übertragungsrate wie auch Übertragungslänge zu umgehen und auch mobile Systeme mit Ethernet zu verbinden, haben sich fiberoptische Leiter genauso etabliert wie kabellose Funksysteme. Glasfaser und WLAN werden schon einige Jahre als die zukünftigen Übertragungsmedien gehandelt, die dem althergebrachten Kabel den Rang ablaufen. Aber ist das wirklich so?
Zugegeben: Mit Glasfaserleitern können hohe Datenraten über Distanzen von vielen Kilometern übertragen werden, und das ohne aufwendige Schirmung zur Beherrschung von EMV. WLAN verbindet Gigabit-Übertragung mit der beweglichen Unabhängigkeit von fester Verkabelung. Habe ich schon einen WLAN-Access-Point installiert, sind neue Geräte über Funk schnell angebunden. Bis dahin ist die Installation des Access-Points allerdings kostenintensiv und auch dieser braucht wieder eine Anbindung via Kabel. Aber ein paar entscheidende Nachteile muss der Anwender für diese Techniken in Kauf nehmen. Glasfasern müssen unter sehr sauberen Verhältnissen angeschlossen werden, um Signaldämpfungen durch Verunreinigungen zu vermeiden. Ebenfalls lassen sich neben den Daten keine Speisespannungen übertragen. Ein Device benötigt so immer noch eine zusätzliche Kupferverkabelung für die Spannungsversorgung.
Für WLAN Geräte gilt das Gleiche. Hier wird in mobilen Lösungen oft auf Akkumulatoren gesetzt oder eben auch eine Spannungsversorgung per Kupferkabel gelegt, die den Mobilitätsvorteil wieder zunichtemacht. Ein weiterer Punkt ist die Umweltbelastung durch Akkumulatoren, die heute mehr und mehr in den Fokus rückt. Daneben muss eine Reihe weiterer Punkte bedacht werden: Die Echtzeitübertragung ist nicht gewährleistet, je nach Standort und Anzahl von Empfängern ist die Datenrate reduziert. Wie sicher sind meine Daten per Funk und wie hoch ist die Strahlenbelastung in empfindlichen Bereichen? Punkte, die man mit klassischem Kupferkabel beruhigt vernachlässigen kann. Ethernet über vier oder acht Adern bietet hier über Power over Ethernet (PoE) bis zu 100 Watt Versorgungsleistung am Device und macht in vielen Fällen eine zusätzliche Spannungsversorgung überflüssig. Denn soweit es die Applikation zulässt, wird immer eine Einkabellösung präferiert. Diese Eigenschaft kommt besonders unter den beengten Platzverhältnissen der Feldebene zum Tragen. Denn im Zuge der Entwicklung von IIoT ziehen immer mehr clevere Sensoren und andere Teilnehmer in Maschinen ein und benötigen hier die platzsparende Versorgung mit Daten und Power. Eine neue Entwicklung ist ...
IN DREI SCHRITTEN ZUR RICHTIGEN ETHERNET-SCHNITTSTELLE
1. WELCHE GESCHWINDIGKEIT WIRD BENÖTIGT?
Welche Datenrate benötigt die Anwendung. Reicht Fast Ethernet oder wird Gigabit-Ethernet benötigt? Daraus ergibt sich die Notwendigkeit die Anschlusstechnik und Verkabelung entweder zweipaarig für Fast Ethernet (bis 100 Mbit/s) oder vierpaarig für Gigabit-Ethernet auszulegen.
BEISPIEL:
Kompakter Vision-Sensor mit PROFINET-Konformität
Diese Vision-Sensoren liefern hochauflösenden Bilder und somit muss die Datenschnittstelle für Gigabit-Ethernet ausgelegt sein. Robustheit und geringer Bauraum sind weitere Anforderungen. Die ix Industrial® Schnittstelle eignet sich für einfache IP20 Anwendungen oder die M12 X-codiert als wasser- und staubdichte IP65/67 Schnittstelle. Beide Schnittstellen sind auch PROFINET-konform.
2. WAS SIND DIE UMGEBUNGSANFORDERUNGEN?
In welcher Umgebung soll die Anwendung verwendet werden? Die nachstehenden Umweltanforderungen sind für die Auswahl des Designs relevant und sollten berücksichtigt werden:
- Schutzart (IP20 oder IP65/67)
- Temperaturbereich
- Vibrations- und Schockfestigkeit
- Klimatische und möglicherweise auch chemische Beständigkeit
BEISPIEL:
Datenschnittstellen zu Robotern im Automobilbau
Hier werden sehr robuste und einfach austauschbare Schnittstellen benötigt, da die Kabelpakete aufgrund der permanenten Biege- und Torsionsbelastung durch die schnelle Bewegung der Roboter über die Lebensdauer verschleißen. Der Han® PushPull Variante 14 in der Metallversion ist dafür perfekt geeignet. Durch die PushPull-Verriegelung sind die Kabelpakete sehr schnell austauschbar und die Stillstandszeiten werden minimiert. Außerdem ist die diese Bauform sowohl mit RJ45 oder optischen Datencontainern als auch mit Signal und Powereinsätzen verfügbar. Also die ideale Schnittstelle für die zwei Lebensadern Daten, Leistung & Signale. Außerdem ist die Schnittstelle AIDA- und PROFINET-konform.
3. WAS IST DIE ANWENDUNG?
Für welche Anwendungen soll das Gerät verwendet werden? Gibt es Vorgaben von Nutzerorganisationen wie der PNO für PROFINET, ODVA für Ethernet/IP, ETG für EtherCAT, VNO für Varan, um nur einige zu nennen? Aus diesen Betrachtungen ergibt sich oft ebenso bereits die Auswahl einer genormten Ethernet-Schnittstelle. Ebenso spielt die verfügbare Baugröße des Geräts bzw. der verfügbare Bauraum in der Anwendung eine Rolle.
BEISPIEL:
Maschinen- und Anlagenbau
In diesem Bereich sinddie extrem robusten Han®-Steckverbinder das Maß aller Dinge und ob alsHan® 3A,Han-Modular® oder auch in anderen Bauformen wie demHan® F B für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie stehen RJ45- oder M12 D- bzw. X-kodierte Ausführungen zur Verfügung, die auch für unterschiedliche Industrial Ethernet-Protokolle eingesetzt werden können.