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Konzept für standardisiertes, eigensicheres Ethernet

Nachricht des Jahres im PTB-Jahresbericht 2015
01.04.2016

Zur Verwirklichung von „ Industrie 4.0“ auch in der Prozessindustrie stellen sich große technische Herausforderungen . In Zusammenarbeit der PTB mit den Firmen R. Stahl, Siemens und ABB wurde ein Projekt gestartet, das klare Ziele für ein „Industrial Ethernet“ anpeilt: einfach einsetzbar in explosionsgefährdeten Bereichen mit Gerätespeisung, interoperabel mit unterschiedlichen Herstellern und ohne aufwendigen Eigensicherheitsnachweis.

Zwar gibt es bereits Lösungen für Ethernet in explosionsgefährdeten Bereichen, z. B. Remote I/O über Lichtwellenleiter, aber eine international standardisierte eigensichere Ausführung wie bei Feldbussen fehlte bisher. Aus diesem Grund hat sich eine Arbeitsgruppe unter Federführung der PTB die Aufgabe gestellt, ein eigensicheres Ethernet zu spezifizieren und dabei so nah wie irgend möglich an den verbreiteten Ethernet-Standards der IEEE 802.3 zu bleiben. Zwei unterschiedliche Ausprägungen eines eigensicheren Ethernets wurden definiert: Zur Anbindung von komplexeren Endgeräten ist die Ausführung „Ethernet Ex-i“ geeignet, die sehr hohe Übertragungsraten bis zu 1 GBit/s bei separater Energieversorgung unterstützt. Für einfachere Feldgeräte ist die Ausführung „Ethernet Ex-iP“ die geeignete Lösung. Nach Vorbild der 2-Leiter-Feldbusse erfolgt die eigensichere Speisung der Feldgeräte zusammen mit einer Full-Duplex-Datenübertragung (100 Mbit/s) über das Ethernet-Netzwerk, sodass keine separate Versorgung der Feldgeräte erforderlich ist. Neben konventionell eigensicherer Speisung stellt die Versorgung mit einer sogenannten Pseudo-Linearen Quelle („F4-i“) eine innovative und erfolgversprechende Lösung dar. Dabei können einem angeschlossenen Gerät bis zu 4 W Nutzleistung (für Gasgruppe IIC und Sicherheitsfaktor 1.5) eigensicher bereitgestellt werden.