90 Prozent weniger Kabel

Innovative Fertigung. Phoenix Contact integrierte über ein zukunftsweisendes Ethernet-Konzept Produktionsmaschinen, Fertigungsplätze, Büro-Arbeitsplätze sowie Telefonie in ein Netz. Mit ausgesprochen großem Erfolg.

21. November 2006

Als Tochtergesellschaft der Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg, fertigt die Phoenix Contact Electronics GmbH seit 1996 im niedersächsischen Bad Pyrmont elektronische Baugruppen auf Basis moderner Produktionsverfahren. Aufgrund stetig steigender Absatzzahlen ging 2005 ein neuer, rund 12.000 m² großer Fertigungsbereich in Betrieb, mit dem sich die Produktionsfläche mehr als verdoppelt hat. Insgesamt wurden rund 20 Millionen Euro investiert. Bei der Konzeption des neuen Fertigungsbereichs für Interface- und Automatisierungskomponenten kam der Gestaltung durchgängiger Prozesse in Fertigung und Montage eine große Bedeutung zu. Berücksichtigt wurden dabei Erfahrungen und Anregungen der Fertigungsteams bei der Planung der Bestückung, der Lötanlagen, der Montagemaschinen, der Prüf- und Programmierplätze sowie der vor- und nachgelagerten Logistikketten. Eine wesentliche Voraussetzung für effiziente Prozessabläufe sowie für die präzise Abwicklung der Fertigungsaufträge ist eine moderne Kommunikations-Infrastruktur. Neben den Produktionsmaschinen und den PC-basierten Fertigungs- und Testplätzen sollten auch die aktuellen und künftigen Büro-Arbeitsplätze im Fertigungsbereich in das Vernetzungskonzept integriert werden. Da sowohl die Produktpalette als auch die Fertigungstechnologien in der Elektronikfertigung einem ständigen Innovationsprozess unterliegen, sollte die Kommunikations-Infrastruktur flexibel und zukunftssicher sein.

Im ersten Schritt wurde eine applikationsneutrale Verkabelung gewählt, die sich nicht nur am aktuellen Bedarf orientiert, sondern die auch die Versorgung künftiger Anschlusspunkte berücksichtigt. An Stelle eines zentralen Hallen-Switches im Datenschrank entstand ein dezentrales Konzept, bei dem industrietaugliche Kompakt-Switches durchgängig als Netzzugang in der Hallenebene installiert wurden. Die Switches stellen Ethernet-Ports sowohl für das Produktionsnetz als auch für die Büro-Arbeitsplätze im Office-Netz bereit. Über die dezentrale Installation in der Halle sind nahezu alle Endgeräte direkt, also ohne zusätzliche Patch-Ebene, über Twisted Pair an die Switches angeschlossen. Bei den verwendeten Switches handelt es sich um Managed Compact Switches vom Typ FL Switch MCS 16TX aus der Factory Line-Produktfamilie. Die Switches verfügen über 16 Ethernet-Ports in Twisted Pair - durch ihre flache und kompakte Bauform können sie problemlos und unauffällig direkt im Zwischenboden der Halle installiert werden.

Die Managed Compact Switches sind mit den Installations- und Sicherungsklemmen auf einer Hutschiene auf dem Boden montiert. Von hier werden die PC-basierten Montagemaschinen und Testplätze direkt über Twisted Pair-Patchkabel angeschlossen. Lediglich für den Uplink des Switches wird in diesem Bereich ein 1-Port-Patchfeld in der zum FL Switch MCS passenden Bauform eingesetzt. Gegenüber einer konventionellen Lösung wurde so die Installation von Datenschränken sowie einer entsprechenden Patch-Ebene eingespart. Der Aufwand für die Ethernetverkabelung ist insgesamt um rund 90 Prozent reduziert worden. Im Zwischenboden können jederzeit weitere Kompakt-Switches hinzugefügt werden, Platzprobleme wie im Datenschrank gibt es hier nicht. Die Telefonanschlüsse der Büroplätze sind über eine zukunftssichere Voice-over-IP-Anbindung ebenfalls in das Ethernet-Netzwerk integriert worden, so dass kein zusätzliches Telefonnetz aufgebaut werden musste. Das spart Kosten. Da die Maschinen und Arbeitsplätze im Fertigungsbereich in ein einheitliches Netzwerk eingebunden sind, können alle Dienste - Maschinen-Daten, Office-Daten und Sprache - durchgängig über ein Verkabelungskonzept bedient werden. So wurden bei der Anschaffung und bei der Einrichtung des Netzwerks erhebliche Kosten gespart. Gleichzeitig reduziert sich der Betriebsaufwand, denn es muss nur ein System gewartet werden. Die freien Switch-Ports lassen sich als Anschlussreserve von allen Anwendungen nutzen. Die FL Switch MCS bieten umfassende Diagnose- und Management-Fähigkeiten. Entsprechende Informationen und Konfigurations-Optionen werden der IT-Abteilung über Web-Server sowie SNMP-Protokoll zur Verfügung gestellt. Ein wichtiges Kriterium bei der Auswahl der Switches war die Möglichkeit, Sprache und Daten über eine Netzwerk-Infrastruktur übermitteln zu können. Bei Voice over IP (VoIP) wird die digitale kodierte Sprachinformation via Internet-Protokoll (IP) über das Daten-Netzwerk übertragen. Für die Akzeptanz dieser Lösung war es wichtig, dass keine Abstriche gegenüber einer konventionellen Telefonvernetzung gemacht werden müssen. Dazu müssen die für den Sprachtransport verwendeten Datenpakete mit einer maximal tolerierbaren Laufzeit von weniger als 100 ms beim Gesprächspartner ankommen. Die Netzwerkinfrastruktur muss diese Übertragungszeit auch dann einhalten, wenn gleichzeitig größere Datenmengen für einen File-Transfer angefordert werden. In diesem Zusammenhang sind die QoS-Eigenschaften (Quality of Service) wesentliche Anforderungen einer konvergenten Infrastruktur für Sprache und Daten. Die Managed Compact Switches unterstützen Priorisierungsmechanismen gemäß dem IEEE-Standard 802.1 p/Q. Auf diese Weise wird allen Netzwerk-Knoten durch eine entsprechende Signalisierung im Ethernet-Datenpaket mitgeteilt, dass Echtzeit-Anwendungen vorrangig behandelt werden müssen. Selbst größere Datenübertragungen können die Sprachübertragung bei IP-Telefonie-Anwendungen nicht ausbremsen. Neben den QoS-Eigenschaften war den Planern der Kommunikations-Infrastruktur wichtig, dass die Managed Compact Switches die Einrichtung virtueller LANs (VLANs) erlauben. Damit kann der Datenverkehr verschiedener Dienste wie Sprache oder Daten vollständig voneinander getrennt werden, obwohl Endgeräte am gleichen Switch angeschlossenen sind. Broadcast- und Multicast-Datenlasten verbleiben im jeweiligen VLAN und können das andere Netzwerk sowie dessen Teilnehmer nicht beeinflussen. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Kommunikation ganz erheblich.

Nach einem Jahr Betriebszeit ziehen die IT-Verantwortlichen und die Betriebstechnik der Phoenix Contact Electronics GmbH eine ausgesprochen positive Bilanz, so dass man durchaus von einer beispielhaften Anlage sprechen kann. Die Installation und Inbetriebnahme des Ethernet-Netzwerks verlief reibungslos, und der Betrieb erfüllt die Er wartungen an das Vernetzungskonzept in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht. Mit dieser Lösung lassen sich auch kommende Herausforderungen problemlos meistern. Auch die Voice-over-IP-Anwendung wird von den Mitarbeitern akzeptiert, denen die Ethernet-Telefonie durch die hohe Sprachqualität ausgesprochen positiv aufgefallen ist. Die vorgestellte Applikation unterstreicht, wie wichtig moderne und leistungsstarke Infrastrukturen für die Kommunikation in Gebäuden sind. Zukunftssicherheit und Wirtschaftlichkeit sind wesentliche Kriterien dabei.

Uwe Nolte

www.phoenixcontact.de

WIRTSCHAFTLICHKEITSchnelle Übertragung

Der FL Switch MCS ermöglicht den wirtschaftlichen Aufbau managbarer Ethernet-Netzwerke. Neben den Echtzeit- und Engineering-Anforderungen der Ether net-Protokolle Profinet und EtherNet/IP unterstützt sie die für Audio- und Video-Übertragung notwendigen Quality-of-Service-Mechanismen. Durch die Bereitstellung hochpriorer Verkehrklassen gemäß IEEE 802.1 p/Q werden die Echtzeitdaten unbeeinflusst von der Standard-TCP/IP-Kommunikation in kürzester Zeit übertragen.

Erschienen in Ausgabe: G&H High Tech/2006