Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2026

NetzwerktechnikDer Weg

NetzwerktechnikDer Weg zu zuverlässigen EtherCAT-NetzwerkenSlaveSlaveSlave Slave Slave SlaveSlaveSlaveLINESlaveSTARSlaveUnterschiedliche Topologien: Linien-, Stern- und BaumtopologieAutor:Philipp JauchIndustry Market Manager,Industrial AutomationMoxa Europe GmbHeurope@moxa.comwww.moxa-europe.comTREESlaveSlaveSlave Slave SlaveIm Wettlauf um intelligentere, hochautomatisierteindustrielle Abläufe zählt jede Mikrosekunde.Als Antwort auf die steigenden Anforderungenan Präzision, Geschwindigkeit undSynchronisation hat sich EtherCAT zum Standardfür leistungsstarke Antriebstechnik entwickelt.Sein einzigartiges „On-the-Fly”-Verarbeitungsprinzipermöglicht eine deterministischeHochgeschwindigkeitskommunikation,die herkömmliche industrielle Ethernet-Protokollenicht bieten können.So kommt EtherCAT in zahlreichen kritischenAnwendungen, zum Beispiel in den BranchenRobotik, Verpackung und Halbleiter, zum Einsatz.Doch industrielle Systeme werden immerkomplexer. Eine versteckte Schwachstelle in dergängigsten Netzwerktopologie kann dann denBetrieb gefährden.Das schwache Glied in der KetteAus Gründen der Einfachheit und Kosteneffizienzwerden viele EtherCAT-Netzwerke ineiner Daisy-Chain- (oder Linien-)Topologie eingesetzt,bei der mehrere Geräte in einer einfachen,linearen Kette miteinander verbundensind. Sie weist jedoch einen kritischen „SinglePoint of Failure“ auf.Wird in einer Reihe von miteinander verbundenenVerlängerungskabel eines der Kabel ausgesteckt,verlieren auch alle folgenden Kabelihre Stromversorgung. So ist es auch in einemsolchen EtherCAT-Netzwerk: Fällt ein Knotenin der Kette aus, wird ein Kabel beschädigtoder geht irgendwo in der Kette die Verbindungverloren – was in industriellen Umgebungennicht ungewöhnlich ist – verliert jedes nachgeschalteteGerät in der Kette sofort die Verbindungzum Master. Das kann im schlechtestenFall einen ganzen Abschnitt einer Produktionslinielahm legen und zu Produktivitätsverlusten,kostspieligen Ausfallzeiten und komplexen Fehlerbehebungenführen. Je mehr Geräte eineKette umfasst, desto höher ist das Risiko, dassso etwas passiert.Um alle Vorteile der EtherCAT-Technologienutzen zu können, gilt es, robustere Netzwerkstrukturenunter Verwendung verschiedenerTopologien zu schaffen.WiderstandsfähigeNetzwerk-ArchitekturVon der zerbrechlichen Kette zur widerstandsfähigenNetzwerk-Architektur: Ether-CAT unterstützt mehrere Topologien, darunterBaum- und Sterntopologien. Anstelle einer einzelnenLeitung verwendet eine BaumtopologieEtherCAT-Verbindungen als Verzweigungspunkte.Der Master wird an eine Verbindungangeschlossen, die mehrere Verzweigungsportsbereitstellt. Jeder dieser Ports kann miteinem einzelnen Slave-Gerät oder, was häufigerder Fall ist, mit einem eigenen kleineren Daisy-Chain-Segment (einem Zweig) verbunden werden.Dadurch entsteht eine baumartige Struktur:Der Master bildet die Wurzel, die Knotenpunktesind die Hauptäste und die Gerätesegmentedie kleineren Äste.SterntopologieEine Sterntopologie ist eine einfachere Versionder Baumtopologie, quasi ein Baum mitnur einer Verzweigungsebene. Wenn in einemZweig ein Geräte- oder Kabelausfall auftritt, bleibendie anderen Zweige davon unbehelligt. Diesesflexible Topologiedesign bietet drei unmittelbareVorteile:• Fehlerisolierung: Ausfälle werden auf eineinzelnes Segment beschränkt, sodass esnicht zu topologieweiten Ausfällen kommt.• Vereinfachte Fehlerbehebung: Technikerkönnen schnell und exakt das Segmentidentifizieren, in dem der Fehler aufgetretenist, was die durchschnittliche Reparaturzeit(MTTR) drastisch reduziert.• Flexible Erweiterung: Topologien lassensich mit neuen Geräten oder ganzenMaschinenmodulen weiter verzweigen,ohne das bestehende Netzwerk dadurch zustören.Technische EinordnungIn Daisy-Chain-Topologien führt ein Geräte- oderKabelausfall dazu, dass nachgelagerte Gerätedie Verbindung zum Master verlieren. Durch den50 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2026

NetzwerktechnikPLCPressureSensorFlowMeterEinsatz von EtherCAT-Junctions (Stern/Baum)werden Fehler auf einen Zweig begrenzt, währendandere Zweige weiter kommunikations fähigbleiben. In Verbindung mit Ring-Redundanz undHot-Connect lassen sich Anlagen so auslegen,dass Teilfunktionen auch bei Störungen verfügbarbleiben – vorausgesetzt, die Applikation undder Master sind entsprechend konzipiert (z. B.optionale Gruppen/Sync Units).Beispiele aus der PraxisBei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterienist es nicht ungewöhnlich, dass Anlagenhunderte von EtherCAT-Slave-Geräten in mehrereNetzwerksegmente aufteilen. Gleichzeitigmuss der Hersteller sicherstellen, dass derBetrieb auch bei Stromausfällen oder Systeminstabilitätennormal weiterläuft. Da Herstellerhäufig EtherCAT-Geräte verschiedener Anbieterverwenden, ist die Interoperabilität ein weitereswichtiges Thema. Es empfiehlt sich, Ether-CAT-Geräte zu evaluieren und auszuwählen, diehinsichtlich ihrer Kompatibilität mit EtherCAT-Geräten anderer Hersteller getestet wurden.Dies gewährleistet eine reibungslose Integrationbeim Einsatz dieser Geräte in einer bestehendenTopologie.HalbleiterfertigungPower SupplyIn der Halbleiterfertigung entwickelt sich dasEtherCAT-Protokoll zur Mainstream-Technologie.Am Beispiel von PECVD-Anlagen (PlasmaEtherCAT JunctionAutomatic Electrolyte Injection MachineDiagramm für eine automatische Elektrolyt-InjektionsmaschineDIN-Rail Power SupplyDIN-Rail Power SupplyServo MotorsEnhanced Chemical Vapour Deposition) wirddeutlich, dass es oft schwierig ist, neue Geräte inbeengten und störungsbehafteten Umgebungenhinzuzufügen. Die Anlagen müssen mehrerePLCEtherCATPower LineEtherCAT JunctionDiagramm für eine Maschine zur WaferproduktionSensoren, Manometer und Leistungssteuerungenverbinden. Hierfür benötigen Maschinenbauerkompakte EtherCAT-Produkte mit mehrerenPorts, die störungsunempfindlich sind undErweiterungsmöglichkeiten bieten.Hardware für den IndustrieeinsatzDie Implementierung einer robusten und flexiblenTopologie erfordert auch Hardware, diefür den industriellen Einsatz entwickelt wurde,wie die industriellen EtherCAT-Junction-Geräteder EJS-Serie von Moxa. Die robusten und kompaktenGeräte der EJS-Serie bieten die erforderlicheFlexibilität, um widerstandsfähige undanpassungsfähige EtherCAT-Netzwerkarchitekturenaufzubauen, die den modernen Automatisierungsanforderungenmit maximaler Betriebszeitund Ausfallsicherheit gerecht werden.Detaillierte Informationen zur Identifikation vonpotenziellen Fehlerpunkte und zur Implementierungeiner robusteren Netzwerkarchitektur unterVerwendung von EtherCAT-Knotenpunkten unter:https://www.moxa.com/getmedia/76014bdb-dd28-42b2-a82d-b1d89f6ef4bc/moxa-building-a-faulttolerant-ethercat-network-tech-note-v1.0.pdfWer schreibtMoxa ist ein führender Hersteller von Lösungenfür die industrielle Netzwerktechnik sowie fürComputing- und Automatisierungsanwendungen.Moxa verfügt über 25 Jahre Industrieerfahrungund hat schon mehr als 30 Millionen Geräte weltweitvernetzt. Moxa bietet der Industrie zuverlässigeNetzwerke und engagierten Servicefür ihre Automatisierungssysteme und schafftdadurch nachhaltige Unternehmenswerte. ◄VoltageControlPressureGaugeEtherCATWafer Fabrication EquipmentEinkaufsführer Produktionsautomatisierung 202651