LWL-Leitungsdiagnose verhindert Ausfälle
Cleverer LWL-Port für raue Umgebungen
Mit der Zunahme von Ethernet-basierenden Netzwerken in der Industrie wächst oft deren Ausdehnung. Die Überbrückung großer Entfernungen im Bürobereich gelingt schon lange mit Lichtwellenleitern. Für industrielle Anwendungen waren die aufwändigere Montage und Diagnostizierbarkeit gegenüber Kupferleitungen bisher problematisch. Heute vereinfachen industrietaugliche Komponenten mit integrierten Diagnosefunktionen den LWL-Einsatz.
Für Verbindungen über große Entfernungen kommen in Ethernet-basierenden Netzwerken besonders im Bürobereich seit Langem Glas-LWL-Leitungen zum Einsatz. Aber nicht nur in Office-Applikationen können diese Leitungen, in denen die Daten mittels Lichtimpulsen über feine Glasfasern laufen, ihre Vorteile ausspielen. Dieses Übertragungsverfahren bietet auch für Industrieapplikationen große Vorteile.
Über große Distanzen unbeeinflussbar
Bei der optischen Datenübertragung werden elektrische Impulse im Transceiver in optische Signale umgewandelt. Über Steckverbinder sind die Glasfasern an den in der Netzwerkkomponente integrierten Transceiver angeschlossen. Abhängig von der vom Transceiver genutzten optischen Wellenlänge sind Glasfasern mit dem passenden Übertragungskern erforderlich. Die Technik unterscheidet zwischen Multimode-LWL (mehrere Lichtmoden dienen zur Datenübertragung) und Singlemode-LWL (eine Lichtmode dient zur Datenübertragung). Durch die geringe Dämpfung der Lichtimpulse im Glas lassen sich große Entfernungen überbrücken, diese reichen von wenigen bis zu mehreren hundert Kilometern. Da sich Licht durch elektromagnetische Felder nicht beeinflussen lässt, können diese Leitungen zum Beispiel auch neben Hochspannungsleitungen oder elektrischen Antrieben geführt werden, ohne dass sie die übertragenen Daten durch solche Felder verfälschen. Fachleute sehen dies als ideale Lösung für eine sichere Kommunikation für Ethernet-basierende Industrieapplikationen in rauer Umgebung.
Für Datennetze aus dem Büro- und Weitverkehrsbereich sind diese Vorteile unschlagbar. Die meisten Datennetzwerke aus diesen Bereichen sind mit Glas-LWL aufgebaut. Da die Leitungen für solche Applikationen in der Regel nur einmal verlegt oder vergraben werden, ist die mechanische Beanspruchung der Glasverbindungen sehr gering. Seltene Fehler treten eher im Bereich der aktiven Komponenten auf: Wann fällt der Transceiver als aktive Komponente aus, der die Datenkommunikation über eine Weitverkehrsstrecke abwickelt?
Im Industriebereich gibt es aber noch andere Anforderungen an LWL-Leitungen. Die Leitungen sind dort in einer rauen und oft nicht sauberen Umgebung auf Kabelpritschen verlegt. Teilweise sind die LWL-Leitungen auch in Schleppketten montiert und dabei dauernder Bewegung ausgesetzt. Durch einen robusten Leitungsaufbau versuchen die Hersteller, die feinen LWL-Fasern bestmöglich zu schützen. Doch all diese Belastungen aus Temperaturschwankungen, Bewegungen oder Verschmutzungen können im Lauf der Zeit Dämpfungserhöhungen an Fasern und Steckverbindern hervorrufen. Messgeräte und verschiedene Verfahren dienen dazu, diese Veränderungen aufzuspüren und zu lokalisieren. Solche Geräte sind jedoch teuer und für Industrieapplikationen, in denen nur ein kleiner Teil der Verbindungen aus LWL-Leitungen besteht, meist unrentabel.
Trotz der vielen Vorteile setzen Betreiber LWL-Verbindungen bisher nur in Ausnahmefällen in der Industrie ein. Um die Akzeptanz von LWL-Verbindungen in diesem Umfeld zu erhöhen, bietet beispielsweise Siemens aus der Produktreihe Scalance X-200 einen neuen Switch an, der eine Diagnose pro LWL-Port bietet und eine Veränderung der Übertragungseigenschaften frühzeitig an den Anwender meldet. Gleiche Funktion bietet auch ein Medienmodul für die modularen Produkte aus der Produktlinie Scalance X-300.
Ausfälle durch Früherkennung vermeiden
Der Switch Scalance X204-2FM (Fiber Monitoring) und das Medienmodul MM991-2FM bieten an den beiden LWL-Schnittstellen eine optische Port-Diagnose, die Dämpfungsveränderungen auf der Strecke frühzeitig erkennt. Durch ein Handshake-Verfahren übermittelt das System die Sendeleistung der Senderseite an den Partner. Dieser kann nun Empfangsleistung und übermittelte Sendeleistung vergleichen. Eine sich dazwischen ergebende Differenz blieb somit gewissermaßen auf der Strecke. Für den Transceiver festgelegte Minimum- und Maximumgrenzen erlauben es dann, anhand der Veränderung eine Meldung zu erzeugen. Es gibt zwei Meldeschwellen: "Maintenance demanded" und "Maintenance required". Bei der ersten Schwelle informiert das System den Anwender darüber, dass sich größere Veränderungen am Normalbudget ergeben haben, die über kurz oder lang zu einem Ausfall der Verbindung führen werden. In diesem Zustand ist jedoch eine Kommunikation noch ohne Einschränkungen möglich. Diesen Zustand signalisiert das Gerät zur besseren Identifikation auch mit einer orangefarbenen Fehler-LED.
Erst wenn die zweite Schwelle überschritten ist, kann es zu Kommunikationsunterbrechungen kommen. Das Überschreiten der Schwellwerte meldet der Switch auch über die üblichen Wege wie E-Mail, SNMP (Simple Network Management Protocol) oder einen Logfile-Eintrag. Durch diese neue Diagnosefunktionalität erkennt der Anwender nun frühzeitig und eindeutig Veränderungen an einzelnen LWL-Strecken. Ein sich anbahnender Ausfall einer LWL-Verbindung lässt sich so bereits im Voraus durch Tausch der Leitung oder durch eine Säuberung oder die Montage neuer Stecker vermeiden.
Fazit
Dank Monitoring-Switch und Medienmoden müssen Anwender in Industrieapplikationen keine Abneigung mehr gegen Glas-LWL-Verbindungen haben. Durch die Früherkennung von Veränderungen an der LWL-Verbindung lassen sich Wartungen innerhalb der geplanten Intervalle zum Tausch betroffener Leitungen nutzen, bevor ein Anlagenstillstand zu hohen Produktionsausfällen mit finanziellem Schaden für den Anlagenbetreiber führt. Die Kombination aus diagnosefähigem LWL-Port und FC-Verkabelungssystem ergibt eine durchgehende Lösung, die dem Anwender hilft, Anlagenstillstände zu minimieren und Montagen an LWL-Leitungen selbst, also ohne Spezialfirma vor Ort durchführen zu können.
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