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Ethernet und Echtzeit

Ethernet kann ohne spezifische Maßnahmen die Echtzeitanforderungen und Effizienzanforderungen der Automatisierungstechnik nicht erfüllen. Aus diesem Grunde müssen entsprechende Übertragungsverfahren definiert werden, die Ethernet echtzeitfähig und effizient machen.  

Bei der Vielzahl der im Markt angebotenen Echtzeit-Ethernet-Lösungen ist es nicht ganz einfach, den Überblick zu behalten. Selbst Fachleute tun sich teilweise schwer, die genaue Funktionsweise und die daraus resultierende Charakteristik der verschiedenen Echtzeit-Ethernet-Lösungen umfassend zu bewerten und zu vergleichen. Letzten Endes kann ein objektiver Vergleich von Lösungen nur anhand konkreter Anwendungsszenarien durchgeführt werden. Wichtig ist, die grundsätzlichen Prinzipien und Arbeitsweisen der verschiedenen Echtzeit-Ethernet-Lösungen zu verstehen.

Eignung von Echtzeit-Ethernet Protokollen

Alle genormten Echtzeit-Ethernet-Lösungen sind in der IEC 61784 Teil 2 gelistet, wobei die jeweiligen Protokollspezifikationen der Echtzeit-Ethernet-Lösungen in der IEC 61158 Normenreihe enthalten sind. Die dort beschriebenen Technologien haben gemeinsam, dass als Übertragungsphysik und -protokoll Ethernet IEEE 802.3 genutzt wird. Anwendungsgebiete dieser Technologien decken den gesamten Bereich der Fabrik- und Prozessautomatisierung ab. Die höchsten Anforderungen bezüglich Performance und Echtzeit werden dabei an Bussysteme gestellt, die in Motion Control Anwendungen eingesetzt werden. 

Vergleich von Echtzeitanforderungsklassen

Zykluszeiten Synchronisationsbedarf

Standard-Ethernet-Kommunikation

Nicht zyklisch

Nicht synchronisiert

Positionierantriebe, Frequenzumrichter, E/A-Peripherie

4 – 10 ms

> 4 ms

Antriebe mit dezentraler Signalverarbeitung, Highspeed-E/A-Peripherie

250 µs – 4 ms

< 1 µs

Zentrale Antriebskonzepte, hochdynamische Messtechnikanwendungen

31,25 µs – 125 µs

< 1 µs