Umstrukturierung des Industrienetzwerks erhöht Verfügbarkeit und Flexibilität

Übersicht

Abfüllanlage bei Bode Chemie  

Die Zwischenprodukte werden in Gebinde von 50 ml bis zu 5 l abgefüllt

  • Das Unternehmensnetzwerk von Bode Chemie ist in ein Office- und ein Industrienetzwerk unterteilt. Der Datenaustausch wird über eine Firewall geregelt.
  • Historisch bedingt wurde das Industrienetzwerk flach strukturiert und redundant als Ringstruktur aufgebaut. Daher kommunizieren sämtliche Teilnehmer über ein gemeinsames Ethernet-Netzwerk.
  • Die Mitarbeiter von Bode Chemie haben gemeinsam mit Phoenix Contact ein Konzept erarbeitet, das das Industrienetzwerk in Subnetze segmentiert.

Kundenprofil

Als einer der führenden europäischen Hersteller produziert Bode Chemie am Standort Hamburg-Stellingen mehr als 400 Produkte zur Desinfektion, Reinigung, Pflege und Hautantiseptik. Pro Jahr werden circa 18.000 Tonnen Bulkware hergestellt. Das umfassende Portfolio kommt dabei weltweit zum Einsatz.

Anwendung

Das Unternehmensnetz von Bode Chemie ist in ein Office- und Industrienetzwerk unterteilt. Der Datenaustausch zwischen den beiden Netzwerken wird über eine Firewall geregelt. Historisch bedingt wurde das Industrienetzwerk flach strukturiert und redundant als Ringstruktur aufgebaut. Daher kommunizierten sämtliche Teilnehmer – wie PCs, HMI-Geräte, Steuerungen und die dezentrale Peripherie – über ein gemeinsames Ethernet-Netzwerk.

Dieser Ansatz birgt jedoch das Risiko einer gegenseitigen Beeinflussung. Datenpakete, die beispielsweise als Broadcasts an alle Teilnehmer gesendet werden, belegen Ressourcen, welche die zielgerichtete zeitkritische Prozessdatenkommunikation nicht nutzen kann. Ein flach strukturiertes Ethernet-Netzwerk kann außerdem Angriffsfläche für Viren und sonstige Malware bieten. Mit der vorhandenen Netzwerkstruktur stieß Bode Chemie darüber hinaus im Hinblick auf freie IP-Adressen und die Wartbarkeit des Systems an Grenzen.

Lösung

Topologische Darstellung der Netzwerkstruktur bei Bode Chemie  

Netzwerkstruktur bei Bode Chemie

Deshalb haben die Mitarbeiter gemeinsam mit Phoenix Contact ein Konzept erarbeitet, das das Industrienetzwerk in Subnetze segmentiert. Diese werden über physikalische Ringstrukturen mit Smart Managed Switches aufgebaut, damit sich die Verfügbarkeit erhöht.

Wegen der großen zu überbrückenden Distanzen sind die Ringe zwischen den Produktionsstätten mit Gigabit- und Lichtwellenleiter-Technik ausgeführt. Zur Auflösung der physikalischen Ringstrukturen in logische Linienkonzepte wird das Redundanzprotokoll MRP (Media Redundancy Protocol) verwendet. Die Ankopplung der Ethernet-Teilnehmer in den unterlagerten Fertigungsanlagen erfolgt über Fast-Ethernet-Kupferverbindungen.

Layer-3-Switches im Rechenzentrum bei Bode Chemie  

Layer-3-Switches im Rechenzentrum bilden das Industrie-Backbone

Die Industriebereiche und die überlagerten Geschäftsprozesse tauschen ihre Daten redundant per Kupferverbindung aus. Zwei Layer-3-Switches übernehmen die Anbindung. Sie bilden das Industrie-Backbone und stellen jeweils ein virtuelles Router-Interface für die verschiedenen Subnetze und das Office-Netzwerk zur Verfügung. Das Industrie-Backbone wird an einer zentralen Stelle im Rechenzentrum des Unternehmens installiert. Der modulare Aufbau der im Industrie-Backbone eingesetzten Layer-3-Switches eröffnet ferner Spielraum für zukünftige Erweiterungen der Anlage.

Die Managed Switches unterstützen unterschiedliche User-Interfaces für den Zugriff auf die Konfigurations- und Diagnosedaten. Sämtliche notwendigen Einstellungen lassen sich über den geräteeigenen Webserver oder SNMP (Simple Network Management Protocol) kontrollieren. Gleiches gilt für die Abfrage der Diagnosedaten. In den Subnetzen, in denen Profinet zur Übertragung der Prozessdaten genutzt wird, arbeiten die Switches als Profinet-Devices. In dieser Betriebsart weist ihnen das Engineering ihre IP-Adresse und ihren Profinet-Namen direkt zu. SNMP-Traps sorgen für eine schnelle Diagnose. Wichtige Ereignisse, wie der Verlust der redundanten Spannungsversorgung der Switches im Ring, werden über SNMP an die zentral installierte Diagnose-Software FL View übermittelt.

Fazit

Martin Petzold, Markus Schmidt und Dirk Schlüter von Bode Chemie  

Die Projektverantwortlichen Martin Petzold, Markus Schmidt und Dirk Schlüter

Durch die Umstrukturierung hat sich die Stabilität und Verfügbarkeit des gesamten Industrienetzwerks erhöht. Das Industrie-Backbone stellt eine klare Verantwortlichkeit und kurze Reaktionszeiten sicher. In Kombination mit der Diagnose-Software ermöglichen die entsprechenden Funktionen der Switches und die geroutete Netzwerkstruktur zudem eine schnelle und umfassende Diagnose.

Erweiterungen oder Umstrukturierungen der Anlage lassen sich aufgrund des modularen Ansatzes und Strukturierungsgrads flexibel umsetzen. Das trifft auch für die geplante Absicherung von Anlagen durch dezentral installierte Firewalls zu, wobei kein weiterer Konfigurationsaufwand anfällt.

PHOENIX CONTACT
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