Verkabelung im industriellen Umfeld Lichtwellenleiter als Alternative

Die Feldverkabelung muss heute immer mehr leisten - egal, welches Bussystem zum Einsatz kommt. Dabei steigen auch die Anforderungen an die Verfügbarkeit und an die Übertragungssicherheit der Systeme. Bei der Wahl des richtigen Übertragungsmediums gibt es oft gute Gründe für Lichtwellenleitertechnik. Mit dem richtigen Ansatz muss der Nutzer bei der Installation die Nachteile einer aufwändigen Glasfasertechnik nicht mehr in Kauf nehmen.

Die Grenzen zwischen den Automatisierungssystemen verschwimmen in einem zukunftsorientierten Industrieumfeld zunehmend. Dabei bildet ein »Integrated Automation Network« die Klammer über die unterschiedlichen Feldbus-Applikationen - der so genannten »Automation Island Networks« - und integriert somit auch andere Teilnehmer außerhalb der Feldbussysteme.

Zusätzlich werden in die Automatisierungsinseln zur Kommunikation und Datenerfassung weitere Geräte eingebunden, die mit hohen Übertragungsraten arbeiten. In diesen anspruchsvollen Industrieapplikationen finden sich zur Vernetzung immer häufiger Ethernet-basierte Übertragungssysteme. Oft erfolgt die industrielle Kommunikation 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 kommt typischerweise eine optische Datenübertragung zum Einsatz. Dieses Medium schützt besser gegen EMV-Einflüsse und bietet eine hohe Übertragungsbandbreite sowie im Vergleich zu Kupferleitungen deutlich größere 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 von Lichtwellenleitersystemen 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 1).

Die Polymerfaser (POF, Polymer Optical Fibre) wird für die industrielle Fast-Ethernet-Verkabelung mit Übertragungslängen bis 50 Meter eingesetzt, sie findet sich daher häufig im maschinennahen Umfeld. Mit Hilfe des »Cut-Tool«, einem von Phoenix Contact neu entwickeltem 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 2). Auch für die HCS-Faser (Hard Clad Silica) gibt es ein entsprechendes Werkzeug für die Feldkonfektionierung. Zum Einsatz kommen hier die Steckverbindertypen F-SMA und SCRJ für 660 nm, beziehungsweise der Typ B-FOC für 850-nm-Geräte.

Für alle marktüblichen Steckverbinder gibt es passende Stecker-aufnahmen. Praxisgerechte Konfektionierungskoffer unterstützen den Arbeitsablauf. Nachdem der Installateur die Leitung passend vorbereitet hat, setzt er zunächst den Fasermantel ab. Dann ritzt er die Faser mittels speziellen Werkzeugs - dem Cleave-Tool - und bricht sie kontrolliert.

Abschließend montiert er den Steckverbinder und poliert die Stirnfläche der Fasern. Bei der Glasfaser (GOF, Glass Optical Fibre) setzt Phoenix Contact bei SCRJ- und SC-Duplex-Steckverbindern für die Konfektionierung im Feld 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 Qualität der Stirnfläche entscheidend. Sie lässt sich mit Hilfe des im Set enthaltenen Handmikroskops bestimmen. Somit kann das Netzwerk sicher und problemlos in Betrieb gehen.

Für alle drei Fasern bietet Phoenix Contact passende Anschlusslösungen
das in der Industrie verbreitete SCRJ-Steckverbindersystem in den Schutzarten IP20 und IP67,
der neu entwickelte M12-POF-Steckverbinder für den sicheren Anschluss in rauer Umgebung,
für den Geräteanschluss die gängigen Steckverbindertypen B-FOC, FSMA, LC oder SC-Duplex,
ein umfangreiches industrietaugliches Kabelprogramm - auch direkt konfektioniert bestellbar,
feldkonfektionierbare Steckverbindungen für Polymerfaser, Hard Vlad Silica oder Glasfaser.

Über den Autor:

Ulf Leuchner ist im Produktmarketing für den Bereich Pluscon bei Phoenix Contact tätig.