TGW Logistics plant und realisiert hochautomatisierte Intralogistik-Systeme für Kunden aus Branchen wie Textil, Lebensmittel sowie Industrie- und Konsumgüter. Die kundenspezifischen Logistik-Lösungen orientieren sich am jeweiligen Materialfluss sowie den baulichen Gegebenheiten, dafür werden mechatronische Module aus einem Baukastensystem genutzt. Sie umfassen die zugeordneten Steuerungsfunktionen, Sensorik, Aktorik und die entsprechende Netzwerkinfrastruktur. Das OT-Netzwerk der TGW-Systeme verbindet die Materialflussrechner mit der übergeordneten IT und sorgt gleichzeitig für die Kommunikation auf der Automatisierungsebene. Dabei übernimmt das Automatisierungsnetzwerk vielfältige Aufgaben: Neben der Steuerungskommunikation über Profinet werden auch Daten aus IoT-Anwendungen und von Kameras übertragen. Kameras liefern sowohl Echtzeitbilder für die Steuerung als auch archivierte Sequenzen für Diagnosezwecke. Im Baukastensystem finden sich u.a. Module für die KingDrive-Rollenfördertechnik, Palettenfördertechnik, Stingray Shuttle sowie Regalbediengeräte. Um sie über Materialflussdaten zu koordinieren, verwendet der Materialflussrechner die Netzwerkprotokolle TCP und UDP.
Managed Switches für Backbone und Feldinstallation
Zur Umsetzung dieser Anforderungen nutzt TGW Logistics in seinen Intralogistik-Systemen die Managed Switches der Baureihe FL Switch 2000 von Phoenix Contact. Die Geräte bieten einerseits eine optionale Gigabit-Datenrate auf allen Ports. Somit steht im Automatisierungs-Backbone ausreichend Bandbreite für die unterschiedlichen Aufgaben zur Verfügung. Andererseits entsprechen die Switches den Echtzeitanforderungen im Profinet-Netzwerk und sind zudem als Profinet Device im Engineering sichtbar. Als Haupt-Switch verwendet TGW den FL Switch 2314-2SFP, an den sich die überlagerten Hallen-Switches via Glasfaser ankoppeln lassen. Die Glasfaserverbindungen werden flexibel über SFP-Module für 1000BASE-SX oder -LX realisiert.
Das Automatisierungsnetz ist in einer Stern- und Linienstruktur ausgeführt: Ausgehend vom Hauptschrank sind die Leitungen zu den Subschränken und von dort ins Feld zu den intralogistischen Modulen verlegt. Während in den Schränken Switches der Produktfamilie FL Switch 2000 in Schutzart IP20 zum Einsatz kommen, werden an den im Feld installierten mechatronischen Modulen – z.B. beim Lastaufnahmemittel Twister der Regalbediengeräte oder den Hebern beim Stingray Shuttle System – IP67-Switches montiert. Die dezentralen Geräte FL Switch 2608 PN oder FL Switch 2708 PN sind mit zwei Schrauben an den mechatronischen Modulen befestigt. Sie verfügen über acht Ethernet-Ports mit M12-Anschlusstechnik, über die die I/O-Baugruppen, Sensorik und Kameras angeschlossen werden. Ein L-codierter M12-Spannungsversorgungsstecker führt die Spannungsversorgung zu.
Flexible Netzwerksegmentierung und QoS
Zur netzwerktechnischen Separierung der dezentralen Steuerungsmodule, Kameradaten sowie des Energiemanagements und IIoTs werden virtuelle LANs genutzt. Jeder Bereich erhält ein separates VLAN, sodass sie sich nicht wechselseitig beeinflussen. Die FL Switches 2000 unterstützen Quality of Service (QoS) mit acht Prioritätsebenen, wodurch die unterschiedlichen Echtzeitanforderungen effizient bedient werden können. In den TGW-Systemen werden bis zu 20 VLANs pro Switch konfiguriert. Die Anlagen verdeutlichen die Dimensionen der Netzwerkinfrastruktur: Über 60 km Netzwerkleitungen und eine hohe dreistellige Anzahl an Switches sind in einer typischen Applikation installiert. Für das Unternehmen hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Managed-Switch-Funktion durchgängig in den Schutzarten IP20 und IP67 erhältlich ist. Das minimiert den Aufwand zur Integration der Geräte in das intralogistische Baukastensystem.
anderem in Lastaufnahmemitteln (Regalbediengeräten) zum Einsatz. – Bild: Phoenix Contact GmbH & Co. KG
Automatisierte Switch-Einstellung
Zur wirtschaftlichen Umsetzung der Logistik-Lösungen legt TGW großen Wert auf eine einfache Inbetriebnahme aller Komponenten. Deshalb verwendet man zum einen die Profinet-Device-Funktion der Switches. Auf diese Weise sind die Geräte via GSDML in das Engineering der Siemens-Steuerung eingebunden und können somit einfach adressiert werden und ihren Profinet-Gerätenamen bekommen. Darüber hinaus setzt TGW den steckbaren Konfigurationsspeicher der Switches als SD- oder Micro-SD-Karte sowohl für die initiale Inbetriebnahme als auch den Gerätetausch im Servicefall ein. Aufgrund der durchgängigen Verwendung der Managed Switches wird die Profinet Conformance Class B erreicht, ungenutzte Ports lassen sich im Sinne der Netzwerk-Sicherheit deaktivieren. Für die Einstellungen der VLANs sowie der Prioritäten der Switches in der Intralogistik hat TGW ein angepasstes Konfigurationstool entwickelt, das die Switch-Einstellungen automatisiert erstellt. Zur Inbetriebnahme und Darstellung der Netzwerk-Topologie kommt die Software FL Network Manager von Phoenix Contact zum Einsatz.
Optimierte Adressverwaltung
Mit zunehmender Integration von IP-basierten Geräten – beispielsweise Kameras mit KI-Funktionen – gewinnt eine flexible Adressverwaltung an Bedeutung. Hier bietet der in den FL Switches 2000 integrierte portbezogene DHCP-Server eine praktische Lösung: Neue Geräte erhalten automatisch eine vordefinierte IP-Adresse, wodurch Austausch und Integration deutlich vereinfacht werden.
Umsetzung einer proaktiven Wartung
„Predictive Maintenance ist für uns wichtig“, so Alexander Mitterhauser, verantwortlicher Produktmanager bei TGW Logistics. „Das Netzwerk bildet die Basis, um sämtliche relevanten Daten zu gewinnen, über die intralogistische Prozesse transparent abgebildet werden und die eine proaktive Wartung ermöglichen. Der Einsatz von Managed Switches eröffnet uns die Möglichkeit der intelligenten Separierung der zeitkritischen Prozessdaten von den nicht-zeitkritischen Betriebs- oder Kameradaten – einer der wichtigsten Gründe, weshalb wir uns für die Nutzung der Managed Switches entschieden haben.“ Der Prozessstabilität kommt ebenfalls eine große Bedeutung zu, weil Anlagen mehr als 20 Jahre laufen und der Prozess ständig funktionieren muss. „Die Geräte der Produktfamilie FL Switch 2000 haben wir als robuste Komponenten kennengelernt, die unsere Anforderungen in der Intralogistik vollständig erfüllen. Wir profitieren davon, dass die gleiche Managed-Switch-Technik für den Schaltschrank ebenso wie die Montage im Feld zur Verfügung steht. Mit Phoenix Contact arbeiten wir schon seit vielen Jahren erfolgreich zusammen und schätzen die partnerschaftliche Verbindung und den konstruktiven Support,“ schließt Mitterhauser ab.
