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06.07.1984 - 

Japan: Schon 400 Glasfaser-Netze in Produktion und Fertigung

Industrie-LANs: Hiesige Anwender zögern noch

Die sich ständig verstärkende Tendenz zu immer komplexeren Geräten und Anlagenkomponenten in Produktion und Maschinenbau erfordert in der Prozeßdatenverarbeitung neue Konzeptionen und Produkte. Aus den bisher vorhandenen Insellösungen wird nunmehr ein auf Kommunikation angewiesenes System von technischen Prozessen, die alle durch Mikrorechner in beliebig kleinen Teilsystemen gesteuert werden. Die weiterhin vorhandenen Prozeßrechner übernehmen in einer neuen Hierarchiestruktur andere Aufgaben.

Diese Entwicklung von DV-Inseln zu vermaschten Systemen mit extensiver Kommunikation ist im Unterschied zur kommerziellen Datenverarbeitung im allgemein weniger beachteten Bereich der Prozeßdatenverarbeitung noch recht neu. Die neuen möglichen Strukturen rechnergesteuerter verteilter Prozesse die mit dem Begriff LAN (Local Area Network = Lokal angeordneter Netze) gekennzeichnet werden, sind nur zu realisieren, wenn zwischen allen Teilsystemen eine schnelle und sichere Datenkommunikation aufgebaut werden kann.

Die Datenübertragungskonzepte bisher üblicher Konfigurationen werden den Ansprüchen an Systeme speziell in technischen Anlagen nicht gerecht.

Besondere Anforderungen an Industrie-LANs

Ein lokales angeordnetes Netz für die Industrie hat gegenüber den Produkten für den kommerziellen Bereich eine Reihe schwieriger Randbedingungen zu erfüllen:

- störungsfreie, im Ergebnis störungstransparente Nachrichtenübermittlung;

- keine unkalkulierbare Veränderung des Echtzeitverhaltens aller Teilnehmer;

- Möglichkeit einer dynamischen Anwender-System-Rekonfiguration bei Teilsystemausfällen;

- einfache Struktur des Netzwerkes;

- Möglichkeit der einfachen und schnellen Konfigurationsänderung des gesamten Netzes zur Anpassung an neue Prozeßbedingungen;

- Herstellerneutralität für den Anschluß unterschiedlicher Rechenanlagen und Peripheriegeräte;

- große Akzeptanz bei Anwendern durch Bedienungskomfort, hohe Verfügbarkeit und ausreichende Leistungsmerkmale;

- kostengünstiges Übertragungsmedium hinsichtlich Kaufpreis, Installation und Wartung;

- unempfindliches Übertragungsmedium gegenüber elektromagnetischen Störungen;

- eine extrem hohe Verfügbarkeit des Gesamtsystems;

- leichte und schnelle Wartung aller Komponenten durch den Anwender;

- ein fehlertolerantes Verhalten des Verbundsystems.

Die Forderungen können nur mit einem Netzwerk erfüllt werden, das für die Prozeßdatenverarbeitung optimiert ist. Es muß ein demokratisches Netz mit dezentraler Vermittlung sein, welches sowohl als kommunikationsorientiertes "Turnkey-System" herstellerunabhängig als offenes System Anschlußmöglichkeiten für diverse unterschiedliche intelligente Teilnehmerstationen bietet, als auch anwendungsorientiert komplette Systemlösungen ermöglicht.

Die Basis eines industriellen LANs muß die unter allen industriellen Umweltbedingungen störungsfreie Datenübertragung sein. Als Medium für die Nachrichtenübertragung kann daher nur eine Lichtwellenleiter-Kabelverbindung benutzt werden. Der Lichtwellenleiter wird in den wenigen auf dem Markt verfügbaren Systemen ausschließlich wegen seiner Störsicherheit gegenüber elektromagnetischen Impulsen verwendet. Im Gegensatz zur Nachrichtentechnik wird die extrem hohe Bandbreite bisher nicht genutzt. Zukünftige Breitbandsysteme werden jedoch verstärkt die vielfältigen Vorzüge von Lichtwellenleiterverbindung ausnutzen.

Glasfaserkabel sind industriell anwendbar

Der rasche technologische Fortschritt auf dem Gebiet der Lichtwellenleiter hat die Möglichkeit eröffnet, diese Kabel standardmäßig industriell einzusetzen. Die Vorteile der Signalübertragung auf Glasfasern

- sehr hohe Bandbreite

- potential-getrennte Verbindung

- nicht störbar durch elektromagnetische Impulse

- nicht störend durch Aussendung elektromagnetischer Wellen

- abhörsicher

- geringe Dämpfung

können für den Ausbau eines Informationsverbundsystems, speziell für die Prozeßdatentechnik, hervorragend genutzt werden.

In der praktischen Anwendung ergeben sich keine Unterschiede gegenüber einer herkömmlichen Verkabelung.

Ringtopologie notwendig

Es sind bisher keine preisgünstigen Koppelelemente für den Aufbau passiver Bussysteme verfügbar, so daß eine Kopplung an ein Lichtleitersystem technisch und wirtschaftlich sinnvoll nur aktiv erfolgen kann. Die damit nur unidirektional mögliche Nutzung der Leitung erzwingt für den Aufbau dezentraler, demokratischer Systeme die Ringstruktur. Die aktive Teilnehmerkopplung führt zur automatischen Signalwiederaufbereitung in jeder angeschlossenen Station und damit zu einer sehr großen möglichen Ausdehnung des Informationsverbundsystems. Die Empfindlichkeit der Ringstruktur gegenüber Unterbrechungen des Übertragungsmediums kann durch einen redundanten zweiten Ring in Verbindung mit Kommunikationscomputern, die die Teilnehmer an das Netz koppeln, weitgehend aufgehoben werden.

Im Gegensatz zur Bürokommunikation, für die mittlerweile fast 140 verschiedene "Netze" angeboten werden, gibt es im Bereich der Industrie und dort in allen Bereichen, die durch Einsatz von Rechnerkapazität automatisiert werden könnten, bisher nur wenige LAN-Angebote und nur etwa zehn Produkte (weltweit), die auf die besonderen Bedingungen in Produktion und Labor abgestimmt sind.

In Deutschland zeigt sich eine große Zurückhaltung beim Einsatz modernster lokaler Netze. Die Auswirkungen dieses Zögerns sind schwer einzuschätzen, mögen aber in nächster Zukunft gravierende negative Folgen zeigen. Dabei kann sowohl an die Anwender, deren Konkurrenzfähigkeit sinkt, als auch an die Hersteller gedacht werden. Ein Vergleich mit Japan (mal wieder), den der Autor während einer mehrwöchigen Informationsreise durchgeführt hat zeigt, beschränkt nur auf die Situation bei der Installation (!) lokaler Netze mit Lichtwellenleitertechnologie in der Industrie, daß in Japan bereits rund 400 (!) Anlagen in Betrieb sind. Dies ist das Zwanzigfache der deutschen Installationen.

Zusätzlich zur Menge setzen die japanischen Firmen dabei auf die schwierigste und teuerste Lichtwellenleitertechnologie in der (wohl berechtigten) Erwartung, daß diese Technik in Zukunft wohl sehr schnell billiger und einfacher werden wird. Während deutsche Planungsstäbe seit Jahren über die fehlenden Normen lamentieren, sammeln die japanischen Anwender täglich neue Erfahrungen beim Einsatz komplexer LAN-Installationen - die Basis eines zukünftigen Vorsprungs in der Automatisierung und modernen Datenverarbeitung.

In Deutschland nimmt zwei Jahre nach der Systemvorstellung das lokale Netz "Libsy", realisiert vom Stuttgarter Systemhaus Informatik-Systemtechnik, die führende Position unter den Optoelektronik-basierenden Systemen ein. Mit elf Installationen in den unterschiedlichsten technischen Bereichen wird hier seit 1982 die Leistungsfähigkeit und praktische Verwendbarkeit spezieller lokaler Netze erprobt und nachgewiesen.

Weitere Aussichten

Die rapide steigende Notwendigkeit des Einsatzes von industriell geeigneten LAN-Produkten ergibt sich aus dem wirtschaftlichen Zwang zur Automatisierung von komplexen Produktionsprozessen. Die Forderung nach einer flexiblen Fertigung sowie das Vordringen verketteter Systeme läßt sich nur noch durch zukunftssicher konzipierte lokale Netze erfüllen. Technische Datenverarbeitung wird damit zum Anwendungsschwerpunkt für Informationsverbundsysteme. Gateways zu anderen Netzen öffnen neue Dimensionen der Informationsverarbeitung.

Die Notwendigkeit einer stetig größeren Transparenz und Verfügbarkeit von Systemen verlangt den sicheren Transport einzelner Datenströme in spezifischen Netzen. Viele, hauptsächlich große Firmen, haben diese Notwendigkeit erkannt und planen, häufig unterstützt durch Systemhäuser, umfangreiche Netze für den lokalen Bereich. Dabei werden jedoch vielfach die neuen Technologien und die darauf basierenden Produkte nicht genügend berücksichtigt.

*Dipl.-Ing. Thomas F. D. Wagner ist Produktmanager Kommunikationstechnik bei der Informatik-Systemtechnik GmbH, Stuttgart