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Bild: Sivivolk, iStock

Verkabelung Per Datenautobahn ins neue Zeitalter

06.07.2015

Zukunftssichere Verkabelungskonzepte in Zeiten von Industrie 4.0 sind gefragt. Aber welches ist das Richtige? Hier bietet sich eine Kombinationslösung an.

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  • Grenzen überwinden

    Ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll, über das sich alle Elemente einer Automatisierungslösung verständigen ...

Das Thema Industrie 4.0 ist seit einiger Zeit in aller Munde. Die Erwartungshaltung und die formulierte Zielsetzung ist oft sehr abstrakt und lässt für viele Anwender der Industrie noch wenig konkretes Ableiten. Sicherlich ist der damit verbundene Technikansatz eine weitreichende Veränderung bestehender Prozesse und Methoden der industriellen Fertigungsprinzipien. Im Wesentlichen werden wohl dabei auf funktionelle Autarkie, Modularisierung und Interkompatibilität gesetzt. Folgt man der Grundidee, sind alle Funktionen in übergreifenden sich selbst genierenden Prozessen eingebunden. Diese Funktionen kommunizieren offen und transparent und ergänzen sich bei Bedarf entsprechend. Unabhängig davon ob nun die Intelligenz der Funktion auf dem einzelnen Werkstück, dem Sensor, dem Programm auf der Steuerung oder dem einzelnen Task im Rechencenter liegt.

Das Fundament für diesen Ansatz stellt in jedem Fall ein leistungsfähiges Netzwerk dar. Denn ohne eine entsprechend breitbandige Datenautobahn und die dazu erforderliche zuverlässige Anbindung der Netzwerkteilnehmer ist eine Umsetzung nicht realisierbar.

Verkabelungsanforderungen

Leitet man die Anforderungen an die Netzwerkverkabelung ausschließlich von den heutigen Erfordernissen der Automation ab, wird man sich schnell in einem Kommunikationsengpass befinden. Die Datenverbindungen sind heute so effizient geplant und orientieren sich dazu typischerweise ausschließlich an der gegebenen Automationslösung, was eine konvergente Nutzung meist stark einschränkt oder oft gar nicht möglich macht. Eine Anbindung eines weiteren Netzwerkteilnehmers ist deshalb meist schwierig zu realisieren. Hat dieser Nutzer dann noch erweiterte Leistungsansprüche an die Übertragungsqualität, muss eine aufwendige Strukturänderung und Nachverkabelung erfolgen. In einer heterogenen Automations- und Kommunikationslösung wird dies aber sicherlich immer mehr an der Tagesordnung sein. Idealerweise gilt es dann, die Datenkanäle strukturiert zu implementieren und dabei auf standardisierte Übertragungsklassen und -mechanismen zurückzugreifen. Besonders hilfreich sind hierbei die Gestaltungsregeln der Verkabelungsnorm ISO/IEC 11801 Teil 1 bis 6. Deren dritte Ausgabe, die sich derzeit in Überarbeitung befindet, beschreibt genau die übergreifenden Anwendungsfelder. Neben den Topologie- und Redundanzmechanismen können hier vor allem die Übertragungskanäle von den systemspezifischen Anwendungen entkoppelt werden. Dies ist für eine konvergente Verwendung der Verkabelung ein vielversprechender Mehrnutzen für den Anwender. Die Ausgestaltung der Netzwerkinfrastruktur mittels leistungsfähiger Glasfaser- und Twisted Pair Netzwerke und der dazu erforderlichen Anschluss- und Verteiltechnik erfordert viel Weitblick, denn die Leistungsfähigkeit der Gesamtlösung wird im Industrie4.0-Zeitalter ganz klar von diesen zentralen Eigenschaften bestimmt werden.

Anschluss- und Verteiltechnik

Die Kombination aus Lichtwellenleiter und Twisted Pair Kabelstrecken kann je nach Netzwerkausdehnung und Umgebungsbedingungen zum Einsatz kommen. Typischerweise wird auf die potentialfreien Glasfaserverbindungen gerne bei längeren Strecken oder bei zu erwartenden Potentialunterschieden zurückgegriffen. Die Twisted-Pair-Technik findet ihre Verwendung in der Flächen- oder Feldverkabelung. Beide Verkabelungsarten lassen sich ideal im Netzwerkdesign ergänzen. Neben den Themen wie Struktur, Redundanz und Datenvolumen sollten auch die erweiterten Anforderungen an die Komponenten berücksichtigen werden.

Oft ist der Montageort der Anschlusspunkte in der Anlage sehr unterschiedlich, und die eingesetzten Datenanschlüsse müssen in vielen Fällen mit höheren Schutzanforderungen zur Verfügung stehen. Hierbei ist der Schutz vor Verschmutzung und Feuchtigkeit, der sowohl im gesteckten als auch im nicht gesteckten Zustand sichergestellt werden muss, besonders wichtig. Sinnvoll ist natürlich auch eine entsprechende mechanische Robustheit, denn eine abgerissene Datendose im Feld kann im Anlagenverbund schwerwiegende Folgen haben. Die Verteilpunkte der Backbone-Infrastruktur werden hierbei direkt im Steuer- / Schaltschrank integriert und stellen die Verbindung zur aktiven Netzwerkwelt zur Verfügung.

Bildergalerie

  • Verteiltechnik für Glasfaser direkt im Automationsumfeld.

    Bild: Metz Connect

  • C6A RJ45 fieldplug pro und M12 X-codiert für die Industrieanwendung. Steckverbinder mit Cat.6A Gigabit Ethernet fähig in M12 und RJ45 Technik

    Bild: Metz Connect

  • Bild: Metz Connect

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