Buchtipp Kommunikationsnetze in der Automatisierungstechnik

Ob Mensch zu Device oder Device zu Device – ohne Austausch geht es nicht. Die Anforderungen an die automatisierte Kommunikation steigen stetig. Ein Fachbuch gibt Überblick über Feldbussysteme, Netzwerkdesign und Security-Lösungen.

Digitalisierung und Industrie 4.0 basieren auf einem wesentlichen Pfeiler: der Kommunikation. Mit Kommunikationsnetze in der Automatisierungstechnik beschäftigt sich das Sachbuch von Ricarda Koch und Ralph Lüftner. Das Werk legt seine Schwerpunkte auf Bussysteme, Netzwerkdesign (Ethernet, TCP/IP, WLAN) und Industrial Security, ferner werden Konfigurationsbeispiele für verschiedene Netzwerke und Firewalls sowie ein Ausblick auf Digital Connectivity gegeben.

Feldbus-Standards, Netzwerk-Konfigurationen und Industrial Security

Das Buch beginnt mit einem Überblick über verschiedene Feldbussysteme (Profibus, AS-Interface, Can-Bus), zeigt Charakteristika und Funktionsweise des Ethernets in seinen unterschiedlichen Erscheinungsformen auf und informiert über den Aufbau und die Protokollarchitektur von TCP/IP. Es folgen Abschnitte zu Wireless-Netzwerken und Protokollen zur Steigerung der Netzwerkverfügbarkeit, ebenso wird eine grundlegende Einführung in Profinet gegeben. Dabei wird anhand von Praxisbeispielen die Konfiguration von Profinet-IO-Netzwerken, MRP-Ringen, Shared Devices und I-Devices mit STEP 7 V5.6 und TIA Portal V15 aufgezeigt. Im Kapitel zu Industrial Security demonstriert das Buch Angriffstechniken und Maßnahmen, ebenso Konzepte und Architekturen zur Netzwerk-Sicherheit. Firewall-Beispielkonfigurationen mit dem TIA Portal V15 und Scalance S geben zudem eine Hilfestellung für eigene Projekte. Das nachfolgende Kapitel zeigt, wie ein industrielles Netzwerk in der Praxis strukturiert ist und welche Komponenten man dabei nutzen kann. Ein Ausblick zu Digital Connectivity und dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) rundet das Buch ab.

Profibus – Ein bewährter Feldbusstandard

Mit der Dezentralisierung von Automatisierungslösungen wurde der Bedarf für ein standardisiertes und offenes Feldbussystem geschaffen. Dieser wurde mit der Initiierung von Profibus – eine Abkürzung für PROcess FIeld BUS – gedeckt. Neben einem reduzierten Kabelaufwand, der Kostenersparnis für den Anwender bedeutet, können bei dem Feldbus-Standard unterschiedliche Topologien, also Anordnungen der Leitungen und Geräte, realisiert werden.

Über die Zukunftsperspektive von Profibus wird viel diskutiert. Einige Stimmen sagen, dass Industrial Ethernet die Zukunft sei und der Standard irgendwann aussterben werde. Wann und ob das wirklich passiert, bleibt abzuwarten.

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Profinet – Das Beste aus zwei Welten

Feldbusse wie Profibus stoßen dort an ihre Grenzen, wo es um den vertikalen Austausch von Daten innerhalb der Automatisierungspyramide geht. Doch genau diese Art der vertikalen Kommunikation wird durch die Digitalisierung immer mehr gefragt sein. Im Profinet, also dem PROcess FIeld NET, werden die Vorzüge und Erfahrungen von Profibus mit Industrial Ethernet vereint.

Der modulare Aufbau des Ethernet-Standards ermöglicht es Anwendern, nur die von ihm benötigten Funktionen zu wählen, weswegen die Anwendungsbereiche von Profinet weit reichen. Zu den wählbaren Modulen gehören unter anderem Safety, Real-Time-Kommunikation oder auch Verteilte Intelligenz.

Um Stillstandzeit oder Produktionsverluste zu vermeiden, wird ein echtzeitfähiges Ethernet gebraucht – genau für diese Anforderungen wurde Profinet konzipiert. Hierbei wird die Verbindung der Netzwerk-Teilnehmer ausschließlich durch Switches geregelt. Indem jeder Teilnehmer mittels eines Switches auf das Netzwerk zugreift, existieren dort nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, die nicht miteinander kollidieren können (anders als bei den Zugriffsverfahren CSMA/CD). Zudem haben Switche Vollduplex-Eigenschaften, das heißt, Daten können gleichzeitig gesendet und empfangen werden.

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Industrial Security – Kein politisches, sondern ein gesellschaftliches Thema

Auch im industriellen Sektor etabliert sich zunehmend das Bewusstsein um die Notwendigkeit adäquater Security-Lösungen, stellen doch industrielle Netzwerke Angriffspotenzial für Konkurrenten, Staaten, Menschen oder Gruppen mit gegenteiligen Gesinnungen dar.

Vergleicht man IT-Security und Industrial Security miteinander, so verfolgen beide das Ziel, den Verlust von Vertraulichkeit, Integrität, Verfügbarkeit und Authentizität zu verhindern, allerdings mit unterschiedlicher Priorisierung und Anforderung an die jeweilige Ethernet-Technologie (zum Beispiel in Bezug auf Einsatzort oder der Verfügbarkeit).

Das stetige Wachstum der Vernetzung und der Kommunikationsplattformen hat auch einen Wandel im Bereich Cyber-Attacken herbeigeführt; so haben smarte Technologien und Cloud-Themen ebenso in die Industrie Einzug gehalten wie Soziale Netzwerke. Neben Chancen und Möglichkeiten bringen diese Trends auch eine Vielzahl an Risiken mit, auf die sich der industrielle Sektor nun zeitnah einstellen muss.

Auszüge aus dem Inhalt:

• Profibus

• AS-Interface

• Ethernet

• TCP/IP

• WLAN

• Profinet

• Industrial Security

• Industrielle Netzwerke und Komponenten

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