Einführung 
Ein sehr wichtiger Aspekt bei der Betrachtung der Gesamtverfügbarkeit einer Anlage respektive des Prozessleitsystems ist die Sicherheit und Verfügbarkeit der Datenübertragung vom eigentlichen Kern der Prozessautomatisierung, den Controllern, zu der Prozessdatenbasis (Echtzeitdatenbank - Runtime Server) und den für Bedienung und Beobachtung benötigten Operator Stationen. Hier ist es erforderlich Konzepte für Redundanzen einzubringen, damit eine höchst mögliche Verfügbarkeit des Netzwerkes erreicht wird. Der Ausfall einer Übertragungsstrecke muss im Bruchteil einer Sekunde erkannt und durch eine geeignete „Umleitung“ die Übertragung der Daten trotzdem sichergestellt werden. Zur Erfüllung dieser Anforderungen werden mit einem Ring-Konzept die notwendigen Strukturen realisiert. Neben dem Thema Redundanz von Industrial Ethernet muss auch in Betracht gezogen werden, dass zukünftig neben dem heutigen Standard Fast-Ethernet (100 Mbit/S) immer mehr Übertragswege mittels Gigabit-Ethernet (1000 Mbit/s) realisiert werden müssen. Um dieser Anforderung entsprechen zu können, werden sogenannte modulare Switches bereit gestellt. Durch Verwendung von Medienmodulen kann die Übertragungsgeschwindigkeit und Ausführung des Mediums beliebig gewählt werden (10/ 100/ 1000BASETX, 100Base-FX Multimode-LWL, 100BASE-FX Singlemode-LWL,…), wodurch ein Höchstmaß an Flexibilität bei der Netzgestaltung von Alt- und Neuanlage gegeben ist.

Industrial Switches MICE
MICE, ausgeführt als modularer, managed Industrial EHTERNET-Switch für Ethernet (10 Mbit/s) und Fast- Ethernet (100 Mbit/s) sowie Gigabit- Ethernet (1000 Mbit/s). Es stehen 3 Switch-Typen zur Auswahl, wobei der Maximalausbau eines Switch bis zu 28 Ports über Medienmodule zur Verfügung stellt. Die Switches sind als modulare Geräte für Montage auf der Hutschiene ausgeführt. Der Switch basiert auf dem „Store and Forward Switching Mode“ und bietet standardmässig wichtige Redundanzfunktionen wie HIPERRing (Ringstruktur), redundante 24 V Einspeisung und Diagnose-Funktionen (mit Meldekontakt) an. Diese sind zum Aufbau von Ersatzstrecken bzw. zur Meldung von Unterbrechungen und Störungen der Kommunikation notwendig . Der Aufbau einer Ringstruktur (HIPERRing) ist bis maximal 50 Switches (die Ring-Umschaltzeit liegt bei Einsatz von Lichtwellenleitern typisch bei < 50 ms ) möglich. Die Medienmodule für MICE-Switches (MS...) ermöglichen den kombinierten Einsatz diverser Medien im Netzwerk (100/1000BASE-TX, und 100Base- FX Multimode-LWL, 100BASE-FX Singlemode-LWL,…) Allgemeines Auswahlkriterium für die Verwendung eines modularen Switch ist die Anforderung an relativ zentralen Örtlichkeiten Netzwerkteilnehmer mit vorwiegend unterschiedlichen Medien zusammenzufassen bzw. die Möglichkeit Strukturen mit Gigabit- Ethernet zu realisieren. MICE Switches sind „managed Industrial ETHERNET Rail-Switch“ und stellen in umfangreicher Form Diagnosedaten zur Verfügung. Eine Kombination von „RS2 managed Industrial ETHERNET Rail-Switch“ und „MICE managed Industrial EHTERNET- Switch“ in einem gemeinsamen HIPER-Ring ist ohne zusätzliche Einschränkungen möglich. Auf diese Weise kann eine exakt auf die Gegebenheiten der Anlage abgestimmte Ausführung aus RS2 und MICE –Switches gewählt werden.

Hiper-Ring Redundanz
Die I/Os, Controller und Control Computer eines Prozessleitsystems sind meist über mehre Örtlichkeiten verteilt, wobei lokal jeweils mindest 1 Switch vorhanden ist. Die Verbindung der Örtlichkeiten erfolgt am besten durch Lichtwellenleiter-Segmente (Blitzschutz, galvanische Trennung, höchste EMV, Überbrückung sehr großer Entfernungen). Diese Verbindung stellt den so genannten Backbone des Industrial Ethernet Systems dar. Bei Ausfall eines Switch dieses Backbone entstehen 2 Teilnetze mit dem Problem, dass eine Kommunikation zwischen den Teilnetzen nicht mehr möglich ist. Um diesen Zustand sicher verhindern zu können, ist es erforderlich die Linienstruktur des Backbone zu einer Ringstruktur zu erweitern. Dies bedeutet, dass das erste Gerät (Switch) und das letzte Gerät (Switch) des Backbone zusätzlich miteinander verbunden werden müssen, damit aus der Linienstruktur eine Ringstruktur wird. Ist der Backbone nun zu einem redundanten Ring ausgebildet, so ist auf genau einem Switch im Ring die Funktion „Redundanzmanager“ zu aktivieren. Aufgabe des Redundanzmanager ist die permanente Prüfung des Ringes mittels Watchdog-Paketen um eine Unterbrechung der Ringleitung sofort zu detektieren. Über die redundante Strecke (LWL-Segment) erfolgt jedoch keine Datenübertragung, sondern es werden ausschließlich Watchdog- Industrial Ethernet - Redundanz Pakete übertragen. Kommen diese Watchdog-Datenpakete am 2. Port (2. Seite des Backbone) nicht an, erkennt der Redundanzmanager daran eine Unterbrechung des Ringes (an irgendeiner Stelle) und beginnt deshalb sofort mit der Übertragung aller Datenpakete über die redundante Strecke (LWL-Segment). Nach Beseitigung der Unterbrechung stellt der Redundanzmanager mittels integrierter „Self-healing“- Funktion sein ursprüngliches Verhalten innerhalb von ca. 300 ms automatisch wieder her. Somit kann durch Austausch bzw. Reparatur von Patch-Kabeln, und LWL-Kabeln der Normalbetrieb des Hiper-Ringes sofort wiederhergestellt werden, ohne das ein Eingriff mittels Software oder irgendwelcher DIP-Schalter erforderlich ist.

Industrial Switches RS2
RS2 Switches stehen als unmanaged und managed Industrial ETHERNET Rail-Switch zur Verfügung. Die Switches sind als kompakte Geräte für Montage auf der Hutschiene ausgeführt. Unterstützt werden Ethernet (10 Mbit/s) und Fast-Ethernet (100 Mbit/ s). Nach Bedarf stehen Geräte mit unterschiedlicher Anzahl von Ports zur Auswahl (die maximale Anzahl von Ports beträgt 16 ). Der Switch basiert auf dem „Store and Forward Switching Mode“ und bietet standardmäßig wichtige Redundanzfunktionen, wie HIPER-Ring (Ringstruktur), redundante 24 V Einspeisung und Diagnose-Funktionen (mit Meldekontakt), die zum Aufbau von Ersatzstrecken bzw. zur Meldung von Unterbrechungen und Störungen der Kommunikation benötigt werden. Der Aufbau einer Ringstruktur (HIPER- Ring) ist bis maximal 50 Switches (die Ring-Umschaltzeit liegt bei Einsatz von Lichtwellenleitern typisch bei < 500 ms ) möglich. Die unterschiedlichen Ausführungs- Varianten der RS2-Switches ermöglichen auch den kombinierten Einsatz diverser Medien im Netzwerk (10/100BASE-TX und 100Base-FX Multimode-LWL, 100BASE-FX Singlemode- LWL). Allgemeines Auswahlkriterium für die Verwendung eines kompakten Switch ist das Vorhandensein einer dezentralen Topologie. Die Netzwerkteilnehmer werden vorwiegend mit 10/100BASE-TX angeschlossen. Der Backbone wird in der Regel als LWL (Monomode-LWL, Multimode-LWL) in und über die Örtlichkeiten hinweg ausgeführt. RS2 Switches stellen in der Ausführung „managed Industrial ETHERNET Rail-Switch“ in umfangreicher Form Diagnosedaten zur Verfügung.