Technik und Trends

Markttrends: Industrielle Kommunikation

Industrielle Kommunikation im Zeitalter von Industrie 4.0

Zukunftsfähige Automatisierungskomponenten müssen die bewährten industriellen Feldbus- und Industrial-Ethernet-Netzwerke für die Prozessdatenübertragung und die TCP/IP-basierten Protokolle der IT-Technik unterstützen. Auch wireless Netzwerke wie Bluetooth und WLAN werden zunehmend interessanter. Mit OPC UA und TSN (Time Sensitive Network) rücken weitere Kommunikationsstandards in den Fokus.

Marktanteile industrieller Netzwerke

Einschätzung von HMS für 2017
Konsolidierte Schätzung von HMS für 2017 auf Basis der Anzahl neu installierter Knoten im Jahr 2016 in der Fabrikautomation sowie verschiedener Marktstudien und eigener Statistiken.

Kein einheitlicher Kommunikationsstandard in Sicht

Auch wenn die für den Anwender nutzbaren Funktionen der einzelnen Bussysteme meist ähnlich sind, haben die Busprotokolle im Detail wenig gemeinsam. Nach wie vor ist kein einheitlicher Standard in Sicht. Einzige Lösung: Automatisierungsgeräte und Maschinen mit Multiprotokollschnittstellen. 

Feldbusse immer noch vorne

Die Feldbustechnik ist ausgereift und gerade deshalb bei Anwendern beliebt. Denn Profibus & Co. sind bewährt, stabil und zuverlässig. Nach Einschätzung von HMS werden 48 % der neuen industriellen Netzwerke auch 2017 noch auf der Basis bewährter Feldbusse realisiert. Auch wenn sich das jährliche Wachstum der Feldbusse merklich verlangsamt hat, geht HMS für 2017 von 4% Wachstum aus.  

Industrial Ethernet ergänzt klassische Feldbusse

Bei Industrial Ethernet sind seit Jahren große Zuwächse zu beobachten. HMS schätzt das jährliche Wachstum von Industrial Ethernet auf ca. 22 % und den Marktanteil insgesamt auf 46 %. Bei neuen Anlagen ist Industrial Ethernet die bevorzugte Technologie für die industrielle Kommunikation. Es punktet insbesondere bei Anwendungen mit großen Datenmengen oder im Bereich Motion Control. 
Profinet und EtherNet/IP liefern sich ein Kopf-an-Kopf-Rennen, wobei Profinet in Europa und EtherNet/IP in Amerika dominiert. Bemerkenswert ist, dass EtherNet/IP mittlerweile DevicNet überholt hat. EtherCAT ist in der Halbleiterindustrie und in Motion- Control-Anwendungen weit verbreitet und ersetzt zunehmend CAN-basierte Protokolle im Maschinenbau. Auch Powerlink konnte seinen Marktanteil im Maschinenbau ausbauen.  

Wireless Netzwerke für innovative Maschinen- und Bedienkonzepte

Im Umfeld von Industrie 4.0 und dem industriellen Internet der Dinge entstehen neue Maschinen- und Bedienkonzepte, bei denen die wireless Technologien den drahtlosen Zugang ins Automatisierungssystem ermöglichen. Damit werden wireless Lösungen zur Basistechnologie für neu Maschinen- und Bedienkonzepte wie „Bring Your Own Device“ (BYOD) und „Machine Health“. Der Anteil der wireless Netzwerke in der Fabrikautomation liegt momentan bei 6 %. HMS rechnet mit einem rasanten Wachstum von 32 % jährlich. Insbesondere Bluetooth ist für Industrie 4.0 interessant, da mit Bluetooth 4.0 (= Bluetooth Low Energy / = Bluetooth Smart) auch kleine, batteriebetriebene Sensoren in industrielle Netzwerke eingebunden werden können, um die Zuverlässigkeit der Anlage zu erhöhen.

Neue Standards durch Industrie 4.0

Industrie 4.0 und das industrielle Internet der Dinge (IIoT) bringen neue Anforderungen an die industrielle Kommunikation mit sich. Die beabsichtigte Anbindung der Automatisierungssysteme an die ERP-Systeme in privaten oder öffentlichen Clouds rückt das Thema Cyber Security in den Fokus. OPC UA (UA = Unified Architecture) hat geeignete Verschlüsselungstechniken von vorne herein berücksichtigt und ist damit prädestiniert für den Übergang von der Feldebene in die industriellen IT-Systeme und die Cloud. Aktuell ist zu beobachten, dass alle relevanten Feldbusorganisationen Kooperationen mit der OPC Foundation eingegangen sind und sich neue strategische Allianzen in einem sich schnell verändernden Umfeld etablieren. Auch im Fokus ist der ursprünglich für die Audio- und Video-Übertragung im Ethernet konzipierte TSN-Standard (Time Sensitive Networking, IEEE 802.1.xx) für die Echtzeitkommunikation, der die heutigen Industrial-Ethernet-Standards aus Sicht der OPC Foundation auf lange Sicht verdrängen könnte.

Fazit

Ausgelöst durch die Industrie-4.0-Initiative und geplanten Echtzeit-Erweiterungen in den IEEE-Standardisierungsgremien ist der Markt für industrielle Kommunikation in Bewegung geraten. Es ist noch zu früh, um konkrete Empfehlungen für Automatisierungsgerätehersteller und Maschinenbauer abgeben zu können. Nur eins ist sicher: die Vielfalt der industriellen Netzwerke nimmt weiter zu.

Industrie 4.0 und IIoT sind Treiber für Veränderungen und bieten Raum für neue Netzwerktechnologien. Industrial Ethernet wird aufgrund seiner höheren Performance, größeren Datenmengen, besseren Echtzeiteigenschaften, der Integration von Safety-Protokollen und der Durchgängigkeit in die industriellen IT-Systeme weiter stark zulegen. Betrachtet man aber die absolute Zahl installierter Knoten werden klassische Feldbusse noch geraume Zeit dominieren.