Lichtwellenleiter als Alternative Verkabelung im industriellen Umfeld

In einem zukunftsorientierten Industrieumfeld werden die Grenzen zwischen den Automatisierungs-Systemen immer durchlässiger. Ein \’Integrated Automation Network\‘ bildet dabei die Klammer über die unterschiedlichen Feldbus-Applikationen – der sogenannten \’Automation Island Networks\‘ – und integriert somit auch andere Teilnehmer außerhalb der Feldbus-Systeme. Zusätzlich werden in das Automation Island zur Kommunikation und Datenerfassung weitere Geräte eingebunden, die mit hohen Übertragungsraten arbeiten. In diesen anspruchsvollen Industrie-Applikationen finden sich zur Vernetzung immer häufiger Ethernet-basierte Übertragungssysteme. Raue Industrie-Umgebung 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 müssen weitere Faktoren betrachtet werden, die einen beachtlichen Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Systems haben: – Werden die Komponenten im Schaltschrank eingesetzt oder außerhalb? – Welche Anforderungen gibt es hinsichtlich Schirmung und Potenzial-Ausgleichssystem? -Welche Längen werden benötigt? – Wie stark ist das Umfeld mit elektromagnetischer Strahlung belastet? Für hochverfügbare und datenintensive Anwendungen wird typischerweise eine optische Datenübertragung gewählt. Dieses Medium bietet u.a. einen besseren Schutz gegen EMV-Einflüsse, eine hohe Übertragungs-Bandbreite 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 ansonsten ungehindert über die Datenleitungen ausbreiten. Bitratenfehler oder ein mechanischer Ausfall der Übertragungsstrecke wären dann die Folge. Polymerfaser, Hard Clad Silica oder Glasfaser 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 (Bild 2). POF – die Polymerfaser Die Polymerfaser wird für die industrielle Fast-Ethernet-Verkabelung mit Übertragungslängen bis 50m eingesetzt, sie findet sich daher häufig im maschinennahen Umfeld. Mit Hilfe des \’Cut-Tool\‘, ein von Phoenix Contact neu entwickeltes Werkzeug, erfolgt der sichere und wirtschaftliche 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 wird je nach Steckverbindertyp nur noch das Gehäuse montiert. Zum Einsatz kommt 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 (Bild 3). HCS – Hard Clad Silica Auch für die HCS-Faser gibt es ein entsprechendes Feldkonfektionierungs-Werkzeug. Zum Einsatz kommen hier die Steckverbindertypen F-SMA und SCRJ für 660nm, beziehungsweise Typ B-FOC für 850nm-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 wird die Faser mittels speziellem Werkzeug – dem Cleave-Tool – geritzt und kontrolliert gebrochen. Abschließend wird der Steckverbinder montiert und die Stirnfläche der Fasern poliert. GOF – die Glasfaser Für die Konfektionierung im Feld setzt Phoenix Contact bei SCRJ- und SC-Duplex-Steckverbindern auf das etablierte Klebeprinzip. Das Set hält alle für eine Feldkonfektion erforderlichen Werkzeuge in einer speziellen Werkzeugtasche bereit. Auch hier ist der Anschluss der Faser an die Steckverbinder einfach und komfortabel. Der Ferrulen-Body wird in das Werkzeug eingesetzt, dann wird die passend abgesetzte Faser mit Klebepulver versehen und nach kurzem Aufheizen der Ferrule in diese eingeführt. Mittels optischer und akustischer Signale zeigt das Gerät die einzelnen Arbeitsschritte an. Anschließend erfolgt das hochpräzise Ritzen und Brechen der Faser durch das Werkzeug. Nun werden nur noch die Faserenden poliert. Bei allen Konfektionsarten – ob POF, HCS oder GOF – ist die Stirnflächen-Qualität entscheidend. Sie lässt sich mit Hilfe des im Sets enthaltenen Handmikroskops bestimmen. Somit kann das Netzwerk sicher und problemlos in Betrieb gehen. Fazit Steigende Übertragungs-Geschwindigkeiten und kritische Umweltbedingungen erfordern immer häufiger ein Umdenken bei der Wahl des Übertragungsmediums. Eine kostengünstige und anwendergerechte Lichtwellenleiter-Technik 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. Phoenix Contact unterstützt Anwender mit einer vollständigen Systemlösung für die zeitgemäße Lichtwellenleiter-Technik. Hierzu zählen neben den Steckverbindern mit Feldanschlusstechnik in den Schutzarten IP20 und IP67 auch konfektionierte Kabel und Meterwaren sowie Switche und Konverter-Module. Damit erhält der Anwender eine durchgängige technische und wirtschaftliche Alternative zur kupferbasierten Installation. Kasten: POF, HCS, GOF Für alle drei Fasern bietet Phoenix Contact 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 (Bild 4) – für den Geräteanschluss die gängigen Steckverbindertypen B-FOC, FSMA, LC oder SC-Duplex – ein umfangreiches industrietaugliches Kabelprogramm – auch direkt konfektioniert bestellbar – feldkonfektionierbare Steckverbinder für Polymerfaser, Hard Clad Silica oder Glasfaser