Einen entscheidenden Schritt Richtung Zukunft und Industrie 4.0 unternimmt das Traditionsunternehmen aktuell mit der Einbindung der bestehenden Maschinensteuerungen in ein übergeordnetes Netzwerk.

Ob als Heftdraht an Teebeuteln, als Architekturgewebe in modernen Gebäuden oder als Verbindungselement im Flugzeugbau, die Aluminium-Produkte der Drahtwerk Elisental W. Erdmann GmbH+Co. finden sich weltweit an vielen Stellen. Gegründet 1919 in Neuenrade bei Iserlohn, setzte das unabhängige Familienunternehmen von Anfang an auf Drähte

als Hauptprodukt – und schon früh auf den seinerzeit jungen Werkstoff Aluminium. Mit der Spezialisierung auf Aluminium-Drähte und -Stangen positioniert sich das mittlerweile in der dritten und vierten Familiengeneration geführte Drahtwerk Elisental heute mit rund 150 Mitarbeitern erfolgreich als starker Player im internationalen Wettbewerb.

Digitalisierung im Fokus
Eine Säule des nachhaltigen Unternehmenserfolgs ist die kontinuierliche Weiterentwicklung des Unternehmens und der Produktionsprozesse. Einen wichtigen Modernisierungsschub bedeutete dabei die längst abgeschlossene Automatisierung mit Profibus und Profinet.

Mit der Perspektive auf die neuen Mög- lichkeiten von Industrie 4.0 und IoT war es 2019 dann Zeit für neue, zukunftsweisende Wege. Oder wie Dirk Urbach, Mitarbeiter des technischen Service, es ausdrückt: „Wir wissen, wir müssen viel in Angriff nehmen, um am Markt weiter vorn zu bleiben – und wir haben auch schon viel davon umgesetzt.“

Zuvor konnte das übergeordnete Firmennetzwerk lediglich erfassen, ob eine Maschine steht oder läuft, vereinzelt auch in welcher Geschwindigkeit. Ein wesentliches Ziel bestand für Dirk Urbach und seine Kollegen deshalb zunächst darin, die Daten aus den Maschinen besser zu nutzen, beispielsweise für ein detailliertes Monitoring oder perspektivisch auch für eine soft- warebasierte Automatisierung ganzer Produktionsvorgänge.

Damit ergab sich eine klare Aufgabenstellung: „Wie bekommen wir die Daten direkt aus der SPS in die Software?“ Schnell zeigte sich bei ersten Vernetzungsversuchen, dass diese Anforderung keineswegs so leicht zu erfüllen ist. Insbesondere die Netzqualität war anfangs nicht zufriedenstellend. Als einen Grund dafür nennt Dirk Urbach: „Zum Beispiel haben sich die Broadcast-Protokolle der Maschinen untereinander gestört.“ Gefragt war also ein wirklich stabiles Netzwerk mit sauber übermittelten Daten.

Gesamtkonzept von Helmholz
Die Lösung dafür brachte schließlich ein Gesamtkonzept von Helmholz. Im Ergebnis ist jede Maschine im übergeordneten Netzwerk abgebildet. Ihre Daten sind damit 1:1 im Server bzw. für die weitere Nutzung – aktuell durch eine Monitoringsoftware – verfügbar und können beispielsweise als tägliche Datentabelle (im Excel- oder csv-Dateiformat) ausgegeben werden.

Die Voraussetzung für den reibungslosen Datenverkehr zwischen Maschinensteuerungen und Software schaffen „managed Profinet-Switches“ mit vier, acht und wo sinnvoll auch

16 Ports, indem sie den Profinet- Telegramm-Verkehr im Maschinennetzwerk priorisieren. Der „managed Switch“ kann nämlich unterscheiden, ob es sich bei dem Telegramm um eine Webanfrage, eine FTP-Dateiübertragung, einen Medienstream oder ein Profinet-Telegramm handelt.

Bei hoher Übertragungslast können somit die Telegramme nach ihrer Wichtigkeit geordnet werden. So wird verhindert, dass es zu Telegrammverlusten kommt.

Und auch ganz konkrete Vorteile für den Nutzer bieten die Switches: „Ich kann einzeln vergeben, auf welchem Platz jede Anlage bzw. jeder Teilnehmer sitzt“, so die Erfahrung von Dirk Urbach. „Außerdem machen die Switches durch die klare Zuordnung inklusive Beschriftungsfelder das Netz sicherer, weil sich die Elektriker nicht mehr vertun können. Und nicht zuletzt kann ich jederzeit auch von außerhalb per VPN-Zugang nachvollziehen, was im Netz passiert.“

Mit der Integration des Maschinennetzes in ein übergeordnetes Produktionsnetz ergibt sich jedoch das Problem der Cybersecurity. Die Industrial Ethernet Bridge und Firewall „Wall IE“ von Helmholz bildet deshalb die zweite Säule des Gesamtkonzepts für das Drahtwerk Elisental. Das Maschinennetz wird dabei als LAN (Local Area Network) betrachtet, das Produktions- bzw. Firmennetzwerk als WAN (Wide Area Network). Die Wall IE schützt beide Netze, indem sie genau regelt, welcher Teilnehmer mit welchem Gerät Daten austauschen darf. Die Vorgaben können anwenderspezifisch definiert werden. Die Voraussetzung dafür schafft eine Paketfilter-Funktionalität.

Als zusätzliche Besonderheit kann die Wall IE sowohl im NAT-Betriebsmodus als auch als Bridge eingesetzt werden. Im Bridge-Betriebsmodus agiert sie als Layer 2 Switch. Im Gegensatz zu normalen Switches ist jedoch auch in dieser Betriebsart eine Paketfilterung möglich. Mit dem Paketfilter lässt sich der Zugriff zwischen dem Produktionsnetzwerk und der jeweiligen Maschine bzw. Linie einschränken.

Beispielsweise kann konfiguriert werden, dass nur bestimmte Teilnehmer aus dem Produktionsnetzwerk mit definierten Teilnehmern aus der Automatisierungszelle Daten austauschen dürfen. Andernfalls wird das Datenpaket zurückgewiesen bzw. verworfen.

Erste Praxiserfahrungen und Ausblick
Nach den ersten Monaten Praxisbetrieb zeigt sich Dirk Urbach „super zufrieden mit den Helmholz-Geräten“ und ergänzt: „Das Netz läuft seit der Inbetriebnahme durchweg stabil und völlig störungsfrei.“ Nachdem zunächst acht hochmoderne Anlagen mit Vernetzungskompo- nenten ausgerüstet worden sind, sollen im nächsten Schritt nun weitere Steuerungsgenerationen folgen. Zur Einbindung von analogen Steuerungen und Automatisierungsgeräten, speziell mit Profibus, bieten sich dabei die NETLink-Gateways von Helmholz an – nach Einschätzung von Dirk Urbach „eine schöne Brücke, um auch ältere Anlagen ohne Umwege in digitale Umgebungen einzubinden“. In der End- ausbaustufe wird die von Helmholz beim Drahtwerk Elisental sukzessive realisierte Netzwerklösung dann insgesamt 40 bis 50 eingebundene Maschinen und Anlagenteile umfassen.

Helmholz GmbH+Co. KG
Hannberger Weg 2, 91091 Großenseebach
Ansprechpartnerin ist Lucia Zimmermann
Tel.: +49 9135 7380-0
info@helmholz.de
www.helmholz.de

Drahtwerk Elisental W. Erdmann GmbH+Co.
Werdohler Straße 40, 58809 Neuenrade
Tel.: +49 2392 6970
info@elisental.de
www.elisental.de