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Datenautobahn für die Produktion

Text: Jennifer Lehmann, Lapp FotoS: Lapp
Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung wird in Anwendungen wie der kameragestützten Qualitätsüberwachung bei bewegten Applikationen oder Robotern immer wichtiger. Ein intelligentes Abschirmungskonzept macht jetzt die erste hochflexible Ethernet-Leitung nach Cat6 A für die hohen Belastungen in der Produktion möglich.

In der Verkabelung von Rechenzentren ist Ethernet mit Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 10Gbit/s bereits seit Jahren Standard. Doch findet man das Ethernet-Protokoll auch zunehmend in der industriellen Produktion, denn viele moderne und zeitgemäße Automatisierungslösungen überfordern die bisherigen proprietären Feldbusse wie Profibus oder CANopen aufgrund ihrer datenintensiven Systemanforderungen. Bisher gab es auf dem Markt allerdings nur starre oder flexible Leitungen mit den Eigenschaften und elektrischen Parametern der Kategorie Cat6 Anach ISO/IEC11801, EN50288-2-2, IEC61156-1, IEC61156-6 und DINEN50173-1, also einer Datenübermittlungsrate von bis zu 10Gbit/s. Dagegen war mit hochflexiblen Leitungen nur eine maximale Übertragungsrate bis zu 1Gbit/s möglich. Noch lassen sich zwar viele Anwendungen auch durch ethernetbasierte Feldbussysteme mit einer maximalen Datenübermittlungsrate von 100Mbit/s abbilden und realisieren, langfristig wird jedoch ein höherer Standard gefordert. Lapp hat nun mit der Etherline Cat6 Aerstmals hochflexible Ethernet-Leitungen für den Einsatz in Energieführungsketten sowie Torsionsanwendungen entwickelt, die eine Datenübertragung mit bis zu 10Gbit/s erlauben.

Besonders belastbar

Die Schwierigkeit bei der Entwicklung bestand darin, eine Lösung für die Abschirmung der einzelnen Aderpärchen sowie für die Gesamtschirmung zu finden, die reißfest genug ist, um auch der besonderen Belastung bei dauerbewegtem Einsatz in industrieller Umgebung standzuhalten. Als Gesamtschirmung dient ein Kupferabschirmgeflecht, das zusätzlich durch ein alukaschiertes Vlies verstärkt wird. Das Kupfergeflecht dient der Abschirmung des Aderverbunds, etwa vor EMV-Einflüssen. Diese entstehen beispielsweise im Umfeld von Motoren, Wechselgleichrichtern oder stromführenden Leitungen, die ein elektrisches oder magnetisches Feld aufbauen. Sie können entweder die Datenübertragung stören oder sogar gesendete Daten vernichten. In einem solchen Fall werden die Signale erneut gesendet, wodurch in einer Echtzeitanwendung Zeiteinbußen entstehen und die Datenübertragungsrate gemindert wird. Daher ist im Industrieeinsatz im Gegensatz zur Büroumgebung, in der EMV-Einflüsse vernachlässigbar klein sind, der hohe Bedeckungsgrad des Abschirmgeflechts essenziell.Zusätzlich wird die Leitung bei einem Einsatz in Energieführungsketten bewegt, gebogen und gegebenenfalls einer Torsion ausgesetzt. Diese zusätzliche Belastung des Schirms wird durch den Einsatz des aluminierten Vlieses ausgeglichen. Bricht das Kupfergeflecht, hält das Vlies die Schirmung weiterhin aufrecht.

Verbesserter Störungsschutz

Doch nicht nur die Abschirmung gegen äußere Einflüsse ist wichtig. Denn bei der differenziellen Datenübertragung über zwei sendende Adern können sich auch die Adern gegenseitig stören. Über die Verdrillung der Aderpärchen, als sogenannte Twisted Pairs, kann diesem Phänomen entgegengewirkt werden. Durch die permanent vertauschte Anordnung der Signalleiter von links nach rechts ändern sich die Vorzeichen der in einem Schlag induzierten Spannung. Auf diese Weise wird eine über zwei Schlaglängen eingekoppelte Störung subtrahiert, sodass am Ende in der Praxis nur noch eine kleine Restgröße verbleibt.Bei hohen Übermittlungsraten kann die Aderverdrillung die Einkopplungen jedoch nicht mehr komplett abfangen, sodass zusätzlich eine Einzelpaarschirmung nötig ist. Hier entschied sich Lapp für einen Folienschirm, der um die Aderpaare gewickelt wird. Mit Hilfe von Tests wurde der optimale Winkel für die Bewicklung bestimmt. Noch besser ist es zwar im Normalfall, die Folie längseinlaufend um die Aderpaare zu legen, doch ist dies bei einer bewegten Anwendung nicht möglich, da sich die Folie nicht der Bewegung anpasst. Für den Außenmantel werden abriebfeste Materialien wie PVC und PUR verwendet, die ebenfalls für den Einsatz in bewegten Anwendungen optimiert sind.

Datenbeschleunigung in der Produktion

Mit der Einführung der Etherline Cat6 Areagiert Lapp auf Anfragen von Kunden, die das Kabel nun beispielsweise bei der Roboterüberwachung oder bei der Kontrolle von Fertigungserzeugnissen durch Kamerasysteme einsetzen können. Durch die Weiterentwicklung der Materialverwendung und Bewicklungstechnik werden nun hohe Datenübermittlungsraten auch in bewegten Anwendungen ermöglicht.

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