EMV-Technik Sichere Feldverkabelung mit Kupfer und LWL

Findet der Einsatz innerhalb oder außerhalb des Schaltschranks statt? Welche Anforderungen gibt es hinsichtlich Schirmung und Potenzialausgleichsystem? Erst wenn diese Fragen richtig beantwortet und die Produkte gezielt danach ausgewählt werden, funktioniert ein Datennetzwerk im industriellen Umfeld.

Für manche Ingenieure treten EMV-Probleme im Feld völlig überraschend auf - entsprechend schwierig gestaltet sich dann die Suche nach einer Lösung. Daher sollte das Thema EMV schon bei der Planung berücksichtigt werden. Beispielsweise muss zunächst zwischen Industrie-, Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich unterschieden werden, denn die Normen, Bedingungen und Anforderungen sind hier jeweils unterschiedlich. Für die Industrie gelten zwei Fachgrundnormen: die EN 61000-6-4 für die Störaussendung sowie die EN 61000-6-2 für die Störfestigkeit.

Charakteristisch für den Industriebereich ist zum Beispiel die direkte Anbindung an das Mittelspannungsnetz über betriebseigene Umspann-anlagen. So können sich Störungen über das Werksgelände hinaus bemerkbar machen. Auf der anderen Seite ist aber innerhalb industrieller Umgebungen mit einem erhöhten Maß an elektromagnetischen Störungen zu rechnen, da oft Schalthandlungen an großen elektrischen Verbrauchern durchgeführt werden, wie zum Beispiel im Fahrzeugbau oder in der Schwerindustrie. Geräte, die im Industriebereich eingesetzt werden, müssen daher eine erhöhte Störfestigkeit aufweisen (Bild 1).

Im Gegensatz dazu erfolgt die Energieversorgung im Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich über das öffentliche Niederspannungsnetz. Hier können sich Störungen leicht mit dem 230-V-Netz über die Grenzen der eigenen Wohnung oder des eigenen Hauses ausbreiten, da die Filterwirkung eines Mittelspannungs-Transformators hier entfällt. Außerdem stehen in jedem Haushalt auch Geräte aus dem Bereich der Unterhaltungselektronik, die schon vom Prinzip her eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen aufweisen. Aus diesem Grund sind im Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich die Grenzwerte für zulässige Störaussendungen schärfer gefasst.

Passive Sicherheit muss gewährleistet sein

Aus diesen Sachverhalten resultiert, dass die EMV-Problematik schon frühzeitig in der Planungs- und Entwicklungsphase einer Anlage berücksichtigt werden muss. Denn nur so können unnötige Kosten für eine aufwendige Fehlersuche im laufenden Betrieb vermieden werden. Was nützt eine auf den Energieverbrauch optimierte Maschine, wenn sie am Einbauort nicht erwartungsgemäß funktioniert und die umgebenden Systeme stört?

Lösungen zur sicheren Verkabelung im industriellen Umfeld, zum Beispiel für eine EMV-sichere Profinet- und Ethernet-Installation, setzen geeignete Komponenten voraus: Steckverbinder, Leitungen und Outlets. Die in einem Kupfer-Netzwerk eingesetzten RJ45-Steckverbinder, die häufig in Profinet- und Ethernet-basierten Systemen eingesetzt werden, müssen daher besonders gute Schirmeigenschaften besitzen, um die hohen Anforderungen zu erfüllen. Weitere zu beachtende Punkte bei der Installation sind die richtige und durchgängige Verkabelung des Schirmes sowie ein fachgerechter Potenzialausgleich in der Anlage. Diese Faktoren haben einen großen Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Netzwerks.

Falls kein ordnungsgemäßes Potenzialausgleichsystem besteht oder EMV-Einflüsse unzulässig hohe Störspannungen erzeugen, ist es ratsam, optische Verbindungen zu wählen (Bild 2).

Die richtige Wahl treffen

Lösungen für diese Anforderungen bietet die Firma Phoenix Contact mit einem umfangreichen Produktprogramm für passive Datenverkabelung - sowohl für kupferbasierte wie auch für optische Verkabelungssysteme. Für eine störfeste Verkabelung - etwa bei Roboter-Applikationen - kommt der Push-Pull-Steckverbinder der sogenannten Variante 14 zum Einsatz, der im Gegensatz zu marktüblichen Komponenten ein fundiertes Schutzkonzept bietet. Dieser Steckverbinder hat zwischen den einzelnen Metallteilen einen doppelt geführten 360°-Schirm sowie einen niederohmigen Potenzialausgleich.

Die idealen Gegenspieler auf der Anbauseite sind die Terminal-Outlets für den sicheren Aufbau einer Hallenverkabelung. Als Gegenstück dienen auch Multiport-Verteiler, welche die Installation und den Anschluss an Robotersysteme erheblich erleichtern. Diese Steckverbinder-Systeme haben aber nicht nur hervorragende EMV-Schutzeigenschaften; sie beherbergen auch eine sichere und schnelle Feld-installationstechnik auf Basis der seit vielen Jahren etablierten Schnellanschlusstechnik Quickon.

 

Der Autor

Dipl.-Ing. Ulf Leuchner
studierte Elektrotechnik an der FH Lippe in Lemgo. Bei Phoenix Contact begann er 2007 als Produktmanager im Produktmarketing Pluscon mit dem Schwerpunkt Datensteckverbinder. Gegenwärtig betreut er das Produktmarketing für alle Datensteckverbinder.
uleuchner@phoenixcontact.com