Phoenix Contact Deutschland GmbH

Reißverschluss hochgezogen, ruckzuck sind zwei Jackenteile miteinander verbunden. Ähnlich auch bei Ethernet-Patch-Panels​: Sie ermöglichen eine einfache und schnelle Verbindung zwischen Ihrer Feld- und Schaltschrankverkabelung.

Bild: iStock, ISerg

Strukturierte Netzwerkinfrastruktur über Patch-Panels Einfache Verbindung, schnell gemacht

02.10.2018

Eine stetig steigende Zahl prozesstechnischer Anwendungen wird von Feldbustechnologien auf Ethernet-Netzwerke umgestellt. Planer und Anlagenprojektierer stehen daher vor der Herausforderung, die am besten geeigneten Netzwerkkomponenten auszuwählen. In der Infrastruktur unterstützen Patch-Panels dabei, die im Netz installierten Geräte einfach, sicher und strukturiert miteinander zu verbinden.

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Bei Patch-Panels handelt es sich um passive Komponenten, die zwei Segmente oder Ebenen miteinander koppeln – beispielsweise eine starre mit einer flexiblen Verlegung. In der Automatisierung dienen sie als Schnittstelle zwischen der internen Schaltschrank-Verkabelung und den Netzwerkteilnehmern, die außerhalb des Schaltschranks verbaut sind. Auf diese Weise kann bereits bei der Anlagenprojektierung der Punkt festgelegt werden, an dem die Leitung später vor Ort aus der Feldverkabelung im Schaltschrank aufgelegt wird.

Bei seiner Erstellung werden sämtliche Komponenten, die der Schaltschrank umfassen soll, vorinstalliert. Während der Inbetriebnahme der zugehörigen Anlage beim Endkunden müssen also lediglich die Feldleitungen gezogen werden. Die Patch-Panels befinden sich im unteren Bereich des Schaltschranks neben der Kabeleinführung, sodass die Inbetriebnahme-Mitarbeiter keine Kabelkanäle mehr öffnen müssen. Die interne Schaltschrank-Verdrahtung ist schon im Vorfeld mit vorkonfektionierten Patch-Leitungen umgesetzt worden. Durch den einfachen Anschluss der Ethernet-Leitung an das Patch-Panel entfällt folglich die aufwändige Montage eines RJ45-Steckverbinders mit speziellem Werkzeug. Bei der Projektierung fordern CAD-Systeme für jede Schnittstelle oder Komponente eine eindeutige Betriebsmittel-Kennzeichnung (BMK). Deshalb verfügen die Patch-Panels auf der Vorderseite über eine ausreichend große Freifläche mit Markierung zum Aufkleben eines BMK-Etiketts. So lassen sich Netzwerke in der Projektierungsphase strukturiert aufbauen, und vor Ort kann ein störungsfreier Betrieb sichergestellt werden.

Eine Vielzahl verschiedener Anschlusstechnologien

Die acht neuen Patch-Panels von Phoenix Contact bieten eine Vielzahl verschiedener Anschlusstechnologien, um die Wünsche der Anwender in puncto Anschlusskomfort zu erfüllen. Aufgrund der einfachen, schnellen und sicheren Installation wird im Vergleich zu herkömmlichen Patch-Panels bis zu 60 Prozent Zeit eingespart, was die Montage wirtschaftlich gestaltet. Je nach gewählter Variante legt der Anwender die Schaltschrank-übergreifende Feldverkabelung einfach auf Schraub-, Push-in- oder IDC-Anschlussklemmen auf. Neben der üblicherweise verwendeten Schraubanschlusstechnik erlaubt die Push-in-Klemme eine komfortable Ankopplung.

Die größte Zeitersparnis eröffnet allerdings die IDC-Schnellanschlusstechnik. Bei diesem Schneidklemmverfahren werden die Einzeladern nicht mehr abisoliert, sondern die Drähte einfach in den Schacht geschoben und die Klemme mit dem Finger zugedrückt. Auf der Unterseite des geöffneten Deckels ist der Farbcode zum Anschließen der Drähte gemäß TIA 568A, TIA 568B und Profinet abgedruckt. Darüber hinaus zeigt eine Strichmarkierung die korrekte Abmantellänge des Kabels an.

EInheitliches Installationsbild

Nachdem der Anschluss erfolgt ist, wird der Klappdeckel geschlossen. Er bedeckt nun den Anschlussraum der Feldkabelseite mit den Anschlussklemmen sowie der Schirmkontaktierung und sorgt so für ein einheitliches Installationsbild. Abgesehen vom optischen Aspekt werden die empfindlichen Anschlussdrähte somit vor äußeren Einflüssen geschützt. Die weitere Ankopplung an die Endgeräte geschieht dann mit vorkonfektionierten RJ45-Patch-Kabeln. Wegen der voll geschirmten Leitungsführung der kompakten Rangierfelder beträgt die Übertragungsbandbreite bis zu 1 GBit/s. Der erweiterte Betriebstemperaturbereich von - 40°C bis 75°C ermöglicht den Einsatz in vielen industriellen Bereichen.

Die Patch-Panels der neuen Produktfamilie PP-RJ… und PP-RJ-…-F verfügen über eine neue Art der Schirmkontaktierung. Sie erlaubt den werkzeuglosen Anschluss des Kabelschirms mit einer gleichzeitigen Zugentlastung. Eine Schirm-Kontaktierungsfeder drückt das Kabel mit dem nach hinten über den Kabelmantel geführten Schirmgeflecht an eine Kontaktierungsfläche, die sich direkt auf der Leiterbahn befindet. Dazu wird das Kabel einfach in den Schacht gelegt und das Federblech mit dem Finger zugedrückt, bis es am Gehäuse verrastet. Auf diese Weise haftet nicht nur der Kabelschirm großflächig an; das Kabel erhält zudem eine Zugentlastung von bis zu 50 Newton.

Zum Lösen der Verbindung muss der Anwender die Verriegelung lediglich mit einem Schraubendreher aufhebeln. Schließt er den Gehäusedeckel nach dem Kabelanschluss mit einem leichten Druck, öffnet sich die Schirmkontaktierung selbst bei starken Vibrationen nicht. Die Schirmung ist also sicher sowie direkt über die Tragschiene mit dem Erdpotential verbunden. Alle auf dem Kabelschirm befindlichen Störungen können so abgeleitet werden.

Als erste Patch-Panels für die Tragschiene umfassen die vier Varianten PP-RJ-…-F einen integrierten Überspannungsschutz. Ethernet-Schnittstellen arbeiten mit niedrigen Signalpegeln bei hohen Frequenzen. Das macht sie besonders empfindlich in Bezug auf Überspannungen und daraus resultierende Störungen. Zudem können die teuren Netzwerkkomponenten zerstört werden. Insbesondere bei einer Gebäude- und Schaltschrank-übergreifenden Verkabelung sind die Geräte bei einkoppelnden Spannungen gefährdet. Deshalb erfüllen die neuen Patch-Panels den Überspannungsschutz-Standard DIN EN 61643-21 mit der IEC-Prüfklasse C2. Dabei ist der „feldseitige Port“ als Überspannungsschutz-Schnittstelle gedacht. Je nach Variante ist er entweder als RJ45 oder Anschlussklemme unter dem Deckel ausgeführt, sodass die acht Signalwege geschützt sind.

LED-basierte Anzeige von Erdungsproblemen

Die neuen Patch-Panels weisen außerdem eine patentierte Schirmstromüberwachung in Anwendungen auf, die Power over Ethernet (PoE) nutzen. Ist die Installation durch unterschiedliche Potentialbezüge gekennzeichnet, können Ausgleichsströme über den Kabelschirm fließen. Das kann zu einer Beschädigung der teuren Netzwerkgeräte führen oder die Kommunikation stören. Daher stellen die Patch-Panels in Kabelverbindungen mit PoE eine einfache Diagnose zur Verfügung. Vorhandene Ausgleichsströme oder eingekoppelte Ströme werden messtechnisch ermittelt und über eine LED angezeigt.

Die dafür notwendige Energie kommt aus der übertragenen PoE-Speisung. Bei einem Kabelschirmstrom ab 30 mA leuchtet die LED. Dem Anwender wird somit visualisiert, dass in seiner gesamten Installation ein generelles Erdungsproblem vorliegt. Einzelne Schaltschränke oder Gebäudeteile sind also unter Umständen nicht sachgemäß untereinander potentialverbunden. Oder bei der Verlegung der Kabel gibt es zu viele Einkopplungsmöglichkeiten für elektromagnetische Einflüsse.

Optionaler Überspannungsschutz

Die neuen Ethernet-Patch-Panels von Phoenix Contact ermöglichen eine einfache und schnelle Verbindung zwischen der Feld- und der Schaltschrank-Verkabelung. Die passiven Anschlussfelder stellen eine komfortable Alternative zur Vor-Ort-Konfektionierung von RJ45-Steckverbindern dar, denn die aufwändige Montage mit speziellem Werkzeug entfällt. Die acht Tragschienengeräte unterstützen verschiedene Anschlussmöglichkeiten. Im mit einem Deckel verschlossenen und deswegen geschützten Anschlussraum vereinfacht der IDC-, Schraub- oder Push-in-Anschluss die Installation des Feldkabels. Bei gleichzeitiger Zugentlastung wird der Kabelschirm werkzeuglos und schnell angeschlossen, was zu einer deutlichen Zeitersparnis führt.

Der optionale Überspannungsschutz sichert die angekoppelten Endgeräte ab und trägt damit zu einer hohen Anlagenverfügbarkeit bei. Darüber hinaus werden die Reparatur- und Stillstandkosten sowie der Verlust wichtiger Daten vermieden. Die zusätzliche Schirmstromüberwachung geht mit einer nutzbringenden Diagnose einher, denn eine LED zeigt die durch unterschiedliche Potentiale oder EMV-Einflüsse verursachten Schirmströme an. Ohne aufwändige Messungen erhält der Anwender folglich die Information, dass es Probleme in der Installation gibt.

Bildergalerie

  • Die Patch-Panel ermöglichen eine sichere Verbindung vom Schaltschrank bis ins Feld – dabei kann der Anwender zwischen RJ45-, Schraub-, Push-in- und IDC-Schnellanschluss wählen.

    Bild: Phoenix Contact

  • Der integrierte Überspannungsschutz und die Schirmstrom-Überwachung erhöhen die Anlagenverfügbarkeit.

    Bild: Phoenix Contact

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