Verkabelung im industriellen Umfeld
Lichtwellenleiter als Alternative
Die Feldverkabelung muss heute immer mehr leisten - gleichgültig, welches Bussystem zum Einsatz kommt. Dabei steigen auch die Anforderungen an die Verfügbarkeit und an die Übertragungssicherheit der Systeme. Bei der Wahl des richtigen Übertragungsmediums gibt es oft gute Gründe für Lichtwellenleitertechnik.
In einem zukunftsorientierten Industrieumfeld werden die Grenzen zwischen den Automatisierungssystemen immer durchlässiger. Ein "Integrated Automation Network" bildet dabei die Klammer über die unterschiedlichen Feldbusapplikationen - der so genannten "Automation Island Networks" - und integriert somit auch andere Teilnehmer außerhalb der Feldbussysteme. Zusätzlich sind in das Automation Island zur Kommunikation und Datenerfassung weitere Geräte eingebunden, die mit hohen Übertragungsraten arbeiten. In diesen anspruchsvollen Industrieapplikationen finden sich zur Vernetzung immer häufiger Ethernet-basierende Übertragungssysteme.
Die industrielle Kommunikation erfolgt oft unter rauen Einsatzbedingungen. Schmutz, Spritzwasser und Öle, aber auch starke elektromagnetische Felder sind an der Tagesordnung. Neben den übertragungstechnischen Eigenschaften sind weitere Faktoren zu betrachten, die einen beachtlichen Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Systems haben:
Sind die Komponenten im Schaltschrank eingesetzt oder außerhalb?
Welche Längen sind nötig?
Welche Anforderungen gibt es hinsichtlich Schirmung und Potenzialausgleichssystem?
Wie stark ist das Umfeld mit elektromagnetischer Strahlung belastet?
Für hochverfügbare und datenintensive Anwendungen kommt typischerweise eine optische Datenübertragung zum Einsatz. Dieses Medium bietet unter anderem einen besseren Schutz gegen EMV-Einflüsse, eine hohe Übertragungsbandbreite sowie im Vergleich zu Kupferleitungen deutlich höhere Reichweiten von mehreren Kilometern. Auch die automatische Potenzialtrennung spielt eine wichtige Rolle, denn damit lassen sich Ausgleichsströme und Überspannungen wirkungsvoll vermeiden, die sich andernfalls ungehindert über die Datenleitungen ausbreiten. Bitratenfehler oder ein mechanischer Ausfall der Übertragungsstrecke wären dann die Folge.
Ist die Entscheidung zugunsten Lichtwellenleiter-Systemen gefallen, spielen der richtige Fasertyp und die richtige Anschlusstechnik eine wichtige Rolle. Generell gilt für alle Fasertypen der angemessene Umgang im Feld: Biegeradien der Leitungen einhalten, Stecker sorgsam konfektionieren sowie bereits konfektionierte Leitungsenden mit den nötigen Schutzkappen vor Beschädigungen schützen.
POF - die Polymerfaser
Die Polymerfaser ist für die industrielle Fast-Ethernet-Verkabelung mit Übertragungslängen bis 50 Meter im Einsatz, sie findet sich daher häufig im maschinennahen Umfeld. Zum Beispiel mithilfe des "Cut-Tool", einem von Phoenix Contact entwickelten Werkzeug, erfolgt ein sicherer und wirtschaftlicher Anschluss der Polymerfasern im SCRJ-Steckverbinder. Nachdem die Leitung vorbereitet ist, werden die beiden Fasern mit diesem Werkzeug auf die gleiche Länge gebracht und einzeln weiterverarbeitet. Ein speziell entwickeltes Messer schneidet die Stirnfläche so präzise, dass keine weitere Nacharbeit erforderlich ist. Auch das exakte Ablängen der einzelnen Adern für die Montage in der Ferrule erledigt das Cut-Tool in wenigen Schritten. Abschließend montiert der Installateur anhängig vom Steckverbindertyp nur noch das Gehäuse. Nutzbar ist das Cut-Tool für alle SCRJ-Steckverbinder - in den Schutzarten und Versionen IP20, IP67 Flügelstecker oder IP67 Push-Pull. Aber auch die klassischen vorkonfektionierten Leitungen erlauben eine sichere und schnelle Installation im Feld.
HCS - Hard Clad Silica
Auch für die HCS-Faser gibt es ein passendes Feldkonfektionierungswerkzeug. Zum Einsatz kommen dann die Steckverbindertypen F-SMA und SCRJ für 660 nm, beziehungsweise Typ B-FOC für 850 nm-Geräte. Für alle marktüblichen Steckverbinder gibt es passende Steckeraufnahmen. Praxisgerechte Konfektionierungskoffer unterstützen den Arbeitsablauf. Nachdem die Leitung passend vorbereitet ist, wird zunächst der Fasermantel abgesetzt. Dann ist die Faser mithilfe eines speziellen Werkzeugs - dem Cleave-Tool - zu ritzen und kontrolliert zu brechen. Abschließend moniert der Installateur den Steckverbinder montiert und poliert die Stirnfläche der Fasern.
GOF - die Glasfaser
Für die Konfektionierung im Feld setzt Phoenix Contact bei SCRJ- und SC-Duplex-Steckverbindern auf das etablierte Klebeprinzip. Das Montage-Set hält die für eine Feldkonfektion erforderlichen Werkzeuge in einer speziellen Werkzeugtasche bereit. Den Ferrulen-Body setzt der Installateur in das Werkzeug ein, dann versieht er die passend abgesetzte Faser mit Klebepulver und führt in nach kurzem Aufheizen der Ferrule in diese ein. Mithilfe optischer und akustischer Signale zeigt das Gerät die einzelnen Arbeitsschritte an. Anschließend erfolgt das präzise Ritzen und Brechen der Faser durch das Werkzeug. Nun gilt es nur noch, die Faserenden zu polieren.
Bei allen Konfektionsarten - POF, HCS oder GOF - ist die Stirnflächenqualität entscheidend. Sie lässt sich mithilfe des im Sets enthaltenen Handmikroskops bestimmen.
Fazit
Steigende Übertragungsgeschwindigkeiten und kritische Umweltbedingungen erfordern immer häufiger ein Umdenken bei der Wahl des Übertragungsmediums. Eine kostengünstige und anwendergerechte Lichtwellenleitertechnik in Polymer- und HCS-Faser erschließt dem Anwender heute zahlreiche Vorteile. Die Nachteile einer aufwendigen Glasfasertechnik muss der Nutzer bei der Lichtwellenleiter-Installation nicht mehr in Kauf nehmen. Hersteller wie Phoenix Contact unterstützen ihre Kunden mit einer vollständigen Systemlösung für die zeitgemäße Lichtwellenleitertechnik. Dazu zählen neben den Steckverbindern mit Feldanschlusstechnik in den Schutzarten IP20 und IP67 auch konfektionierte Kabel und Meterwaren sowie Switches und Konvertermodule.
POF, HCS, GOF
Für alle drei Fasern bieten Hersteller passende Anschlusslösungen, darunter:
das in der Industrie verbreitete SCRJ-Steckverbindersystem in den Schutzarten IP20 und IP67,
der neuentwickelte M12-POF-Steckverbinder für den sicheren Anschluss in rauer Umgebung,
für den Geräteanschluss die gängigen Steckverbindertypen B-FOC, FSMA, LC oder SC-Duplex,
ein umfangreiches industrietaugliches Kabelprogramm - auch direkt konfektioniert bestellbar und
feldkonfektionierbare Steckverbinder für Polymerfaser, Hard Clad Silica oder Glasfaser.
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