Industrielles Ethernet per Glasfaser und Kupfer
Mensch und Maschine
Ethernet/IP ist ein Protokoll für die Anwendungsschicht. Es wurde für industrielle Zwecke entwickelt und kommt in der Industrieautomation zum Einsatz. Es basiert auf standardgemäßen TCP/IP-Protokollen und verwendet praxisbewährte Ethernet-Hardware und -Software für die Definition einer Anwendungsschicht. Diese ermöglicht Konfiguration, Zugang und Steuerung von Geräten im Bereich der Industrieautomation.
In der Fertigung müssen die Controller Daten von Laufwerksystemen, Arbeitsstationen und
Ein-/Ausgabegeräten abrufen. Im Normalbetrieb ist der Nutzer gezwungen, so lange zu warten, bis die
Software die Aufgabe ausgeführt hat. Die Bearbeitung von Daten, die in der Fertigung anfallen, ist
jedoch zeitkritisch und eine Kommunikation gewissermaßen in Echtzeit erforderlich. Um zum Beispiel
das Befüllen einer Flasche zu stoppen, muss der richtige Zeitpunkt präzise abgepasst werden.
Die herkömmlichen Produkte zur Herstellung von Verbindungsstrukturen gewährleisten, dass Kunden
jahrelang von einem zuverlässigen Service in typischen Büroumgebungen profitieren. Setzt man diese
jedoch extremen Bedingungen aus, wie Staub, hohen oder niedrigen Temperaturen, Feuchtigkeit,
elektromagnetischen Störungen oder Vibrationen, dann werden Leistungskraft und Zuverlässigkeit
beeinträchtigt. In rauen Umgebungen, in denen diese Bedingungen täglich auftreten – zeitweilig oder
in vollem Umfang – kann die Funktion der üblichen RJ45-Steckverbinder für Ethernet durch Korrosion,
Verschleiß und Verschmutzung beeinträchtigt werden, bis hin zum möglichen Versagen.
Seit kurzem steht eine weitere Generation von Steckverbindern zur Verfügung, die so konstruiert
wurden, dass eine robuste Ethernet-Verbindung auch unter widrigsten Umgebungsbedingungen
abgesichert ist. Die Stecker sind strapazierfähiger, stärker und widerstandsfähiger als bisherige
Ethernet-Steckverbinder.
Der Hersteller Siemon hat etwa einen industriellen RJ45-Steckverbinder entwickelt, der nach
eigenen Angaben die Anforderungen entsprechend TIA und IEC erfüllt (TR 42.9 und PAS 61076-3-111)
und von der ODVA (Open Devicenet Vendor Association) anerkannt ist. Darüber hinaus ist ein in
gleicher Weise geschützter Duplex-LC-Glasfasersteckverbinder entwickelt worden. Beide gewährleisten
die Beständigkeit auch bei rauen Umgebungsbedingungen und erzielen eine Klassifizierung nach IP67
durch Abdichtung der Buchsen-Stecker-Kombination. Der Stecker hat einen speziellen
Bajonettverschluss mit Überwurfmutter, die mit dem Außengehäuse durch eine einfache Vierteldrehung
der Überwurfmutter verriegelt wird.
Der Multimode-Duplex-LC-Steckverbinder ist ODVA-konform und lässt sich vor Ort konfektionieren,
um Gerätekabel auf die erforderliche Länge zu kürzen. Dazu gehört ein zweifasriges, rundes
Breakout-Kabel mit Crimp-System für eine Zugentlastung bis 250 N.
Die Gestaltung der Verbindung soll ein Eindringen von Feuchtigkeit verhindern, die entweder in
der Luft enthalten ist oder durch direkten Kontakt mit einer Flüssigkeit entsteht. Darüber hinaus
ist die Steckverbindung vibrationsbeständig, denn die Position des Steckers in der Buchse wird
beibehalten, was die Buchsenkontakte schützt, die sonst leicht beschädigt werden.
Der Bau eines industriellen RJ45-Steckverbinders erfordert Materialien, die chemikalienbeständig
sind und einen größeren Betriebstemperaturbereich haben als herkömmliche Steckverbinder. Der
erweiterte Temperaturbereich erstreckt sich von -25°C bis 85°C. Der Temperaturbereich des
LC-Glasfasersteckverbinders liegt bei -40°C bis 85°C und wird durch IEC 61753-1 Ausgabe 2.0 als "
extreme" Umgebungsbedingung klassifiziert. Auch ein EMV-Schutz ist gewährleistet.
Die Installation von Ethernet/IP stellt durchaus hohe Anforderungen. Ein weit verbreitetes
Problem besteht darin, dass nicht genügend geschultes Personal zur Verfügung steht, das
grundlegende IT-Kenntnisse besitzt und auch das Automatisierungsnetzwerk versteht. Sowohl das
Automatisierungsteam als auch die IT-Mitarbeiter müssen zusammenarbeiten, um das Ethernet/IP-System
zu installieren und in Betrieb zu nehmen. Die zweite Herausforderung besteht in der korrekten
Netzwerkkonfiguration.
Ausschlaggebend ist die richtige Planung der Automatisierung einer betrieblichen Infrastruktur
auf der Grundlage von Ethernet. Eine sorgfältige Dokumentation der Kabelwege, Zwischenräume,
Verkabelung, Geräte und Geräteverbindungen ist wichtig, damit das Netzwerk den vorgesehenen Betrieb
aufnehmen kann. Ebenso wichtig ist die Auswahl der richtigen Router und Switche. Ist Ethernet/IP
einmal richtig installiert, bleibt der Wartungsaufwand gering.
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