LWL-Verbindungstechnik
Ins richtige Licht gerückt
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
LWL-Steckverbinder sorgen für hohe Betriebssicherheit
Soll die Verkabelung wirtschaftlich und betriebssicher sein, spielen LWL-Steckverbinder eine wichtige Rolle. Auf der Geräteseite sind Transceiver erforderlich, die elektrische Signale in optische umwandeln. Hier sollten Steckverbinder zum Einsatz kommen, für die es bei allen gewünschten Wellenlängen und Fasern auch Transceiver gibt (Bild 2 ).
Zusammen mit Steckverbindern, die sich für alle Fasertypen eignen, wird so eine mechanisch identische Geräteausführung erreicht. Ein permanentes Monitoring der Übertragungsstrecke erhöht die Verfügbarkeit der Automatisierungslösung, indem es eine unzulässige oder auffällige Erhöhung der Dämpfung erkennt. Diese Fähigkeit des Transceivers ist nicht selbstverständlich - sie ist daher ein wichtiges Auswahlkriterium für das optische System.
Geräte-Designer bevorzugen kleine Steckverbinder nach dem Standard des Small-Form-Factor (SFF), die in den Ausschnitt eines RJ-45 passen. Installateure hingegen wünschen sich oft größere Steckverbinder, damit die Konfektionierung einfacher wird.
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Während sich im Büroumfeld fast nur vorkonfektionierte Leitungen finden, geht es in der Automatisierungstechnik nicht ohne die Konfektionierung im Feld. So ist der Installateur an einer einfachen Konfektionierung aller Fasertypen interessiert. Anschlusstechniken, die schnell und bequem im Feld konfektioniert werden können, sind hier von Vorteil (Bild 3).
Zur Kennzeichnung der Datenübertragungsrichtung sind die Stecker und Adern in den Kabeln bei einigen Systemen mit Pfeilen versehen - eine Verwechselung der Übertragungsrichtung ist dann ausgeschlossen.
Vorteil bei Wartungs-und Reparaturarbeiten
Neben der Dämpfung in der Faser ist auch der Dämpfungsverlust in der Steckverbindung von Bedeutung. Nur mit einer exakten Zentrierung der Faseroberflächen in radialer und axialer Richtung zueinander sowie mit einer glatten Oberfläche der Faserenden wird eine geringe Dämpfung erreicht. Eine gefederte Lagerung der Faserenden in Ferrulen gleicht Toleranzen aus. Im Büro oder im Rechenzentrum ist dies nicht notwendig - dort sind die Steckverbinder meist einfacher gehalten.
Optische Steckverbinder gibt es in Ausführungen für eine, zwei oder mehrere Fasern. Für die Datenübertragung in beide Richtungen werden zwei Fasern benötigt. Duplex-Steckverbinder zur Aufnahme zweier Fasern reduzieren die Anzahl der Steckverbinder im System und sorgen für eine sichere und eindeutige Zuordnung des Steckverbinders zur Übertragungsstrecke. Diese wird im Wartungsfall mit marktüblichen Messgeräten dia-gnostiziert, deren Anschlüsse für den Standard der Büroumgebung ausgelegt sind - dem SC- oder LC-Steckverbinder. Eine Kompatibilität hierzu vermeidet umständliche Adapterlösungen und mögliche Fehlerquellen.
Robust gegenüber mechanischen Belastungen
Ein weiterer Aspekt der LWL-Kommunikation ist die Robustheit gegenüber mechanischer Belastung, die im industriellen Umfeld häufiger und ausgeprägter ist als im Büro. Schock, Vibration und Temperatur-Unterschiede verursachen eine axiale oder radiale Verschiebung zur optischen Achse, so dass die Übertragung des Lichtstrahles am Übergang der optischen Medien gestört ist. Dies verursacht eine unzulässige Dämpfungserhöhung an der Steckverbindung, und die übertragene Lichtleistung sinkt. Wird das Dämpfungs-Budget der Übertragungsstrecke überschritten, bricht die Datenübertragung ab.
Nicht nur im Produktionsprozess, auch bei der Wartung kann eine unzulässige mechanische Belastung auftreten. Wird an einem Gerät etwa ein benachbarter Steckverbinder bedient und dabei unbeabsichtigt der Steckverbinder, der gerade Daten überträgt, zur Seite bewegt, kann konstruktionsbedingt ein Fehler auftreten.
Für den Einsatz im rauen Industrieumfeld gibt es Ausführungen in der Schutzart IP 67. Wie im IP-20-Bereich wird dabei der Steckverbinder als optisches Interface eingesetzt. Somit ist die Kompatibilität zur IP-20-Lösung gegeben - für ein durchgängiges Gesamtsystem. So haben sich die Feldbusorganisationen primär für Ausführungen entschieden, die auch in widrigen industriellen Umgebungen zuverlässig arbeiten. Außerdem sollen die Konfektionierung im Feld sowie die Platz sparende Integration in die Geräte möglichst einfach sein.
Stecker aus dem Bürobereich
Zur besseren Kompatibilität mit der Büroverkabelung sind deren Systeme ebenfalls eingeschränkt zulässig. Der im Bürobereich populäre und bei der generischen Verkabelung bevorzugte LC-Steckverbinder wird den Ansprüchen im rauen Industrieumfeld aber nur eingeschränkt gerecht. Deshalb wird er nur innerhalb von Schaltschränken eingesetzt. Dagegen nimmt der kompakte und robuste SCRJ-Steckverbinder mit seinen 2,5-mm-Ferrulen alle Fasertypen auf.
Auch hier ist eine schnelle und komfortable Konfektionierung im Feld oft von Vorteil. So wird etwa bei POF lediglich die Faser geschnitten und in einer Schnellspannhülse fixiert (s. Bild 3). Außerdem gibt es eine Ausführung in der Schutzart IP 67 für das raue Industrieumfeld. Wie im Bereich der Schutzart IP 20 dient der SCRJ-Stecker als optische Schnittstelle und ist somit kompatibel zur IP-20-Lösung.
Industrielle Kommunikation über LWL ist bei allen Systemen möglich. Wenn einige wichtige Aspekte beachtet und die richtigen Komponenten gewählt werden, steht einer wirtschaftlichen und zuverlässigen Verkabelung nichts im Wege.
Der Autor:
| Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Bernd Horrmeyer |
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| geboren 1959, studierte Feinwerktechnik an der Fachhochschule in Wilhelmshaven und Wirtschaftsingenieurwesen an der Fachhochschule in Hagen. Seit 1984 war er in mehreren Industrieunternehmen tätig. 1999 kam er zu Phoenix Contact. Hier ist er in der Business Unit Pluscon als Fachreferent tätig und für Industrielle Netzwerkverkabelung zuständig. |
bernd.horrmeyer@phoenixcontact.com
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