Verkabelungskonzept für Profinet-Netzwerke
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Verkabelungskonzept für Profinet-Netzwerke
Bei optischen Kanälen verhält es sich ähnlich. Die in industriellen Anwendungen verwendeten Fasertypen 1 mm Polymer (POF), Polymer-Cladded- Fiber (PCF, oft auch mit HCS bezeichnet), Glasfaser-Multimode (GOFMM) sowie Glasfaser-Singlemode (GOF-SM) sind alle für Profinet-Netzwerke geeignet. Die realisierbare Kanal- Länge reicht von 50 m bei POFFasern über 100 m bei PCF bis zu 2000 m und 14 000 m bei GOF-MMund GOF-SM-Fasern. Sowohl optische Verbindungen am Anschlusspunkt der aktiven Geräte als auch passive Verbindungen im Kanal beinhalten immer einen optischen Übergang und sind daher als eine Steckverbindung zu werten. Beim POF-Kanal ist aufgrund der Dämpfung eine Längenreduktion von 7,5 m pro zusätzliche Steckverbindung im Kanal zu berücksichtigen.
Aus Glasfaser oder Polymer bestehende Lichtwellenleiter zeichnen sich durch außerordentlich hohe Übertragungsraten aus, sind unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen, weitestgehend abhörsicher und haben, wenn sie aus Glas bestehen, minimale Dämpfungswerte, wodurch größere Längen als bei der symmetrischen Verkabelung zu erzielen sind. Aufgrund langjähriger positiver Erfahrungen mit Lichtwellenleiter-Lösungen in der Automatisierungstechnik haben führende Unternehmen die optische Übertragungstechnik zur Systemlösung in Profinet-Netzwerken mit einer Übertragungsrate von 100 Mbit/s weiterentwickelt.
Lichtwellenleiter sind vor allem in solchen Applikationen anzutreffen, in denen entweder eine überdurchschnittlich große Distanz zwischen zwei Kommunikationsteilnehmern zu überbrücken ist oder in denen gute elektromagnetische Eigenschaften des Übertragungsmediums gefordert werden. Auch in diesen Anwendungsfällen sind Anschlusstechniken von Vorteil, die eine schnelle Konfektionierung vor Ort ermöglichen. Dies gilt insbesondere für POF- und HCSLeiter, bei denen oft lediglich ein präzises Abschneiden bzw. Brechen der Faser erforderlich ist. Die Datenübertragungsrichtung ist sowohl auf den Steckern als auch auf den Adern im Kabel mit Pfeilen gekennzeichnet, so dass eine Verwechslung ausgeschlossen ist.
Dem Transceiver kommt im Profinet-Lichtwellenleiter-System eine Schlüsselrolle zu, da er über seinen Dämpfungsplan und sein Bandbreiten- Verhalten die Streckenlänge maßgeblich bestimmt und die speziellen Profinet- Diagnoseinformationen bereitstellt. Er unterstützt auf der optischen Seite die spezifizierten SCRJ-Steckverbinder in Schutzart IP 20 sowie IP 67, so dass eine einfache Integration in alle Profinet-Geräte möglich ist. Ferner stellt er ein Standard-konformes digitales 100Base-FX-Interface gemäß dem Standard IEEE 802.3 mit zusätzlichem digitalen Diagnose-Interface zur Verfügung.
Durch das neuartige Installationssystem für Profinet-Netzwerke werden gegenüber der generischen Verkabelung deutliche Vorteile im industriellen Umfeld realisiert. Das einfache Planungsmodell mit den aufeinander abgestimmten Komponenten erleichtert allen Beteiligten die Realisierung eines Profinet-Netzwerks – und das für alle Übertragungsmedien. Die Durchgängigkeit der Informationen und das Echtzeit-Verhalten sind ebenso hervorzuheben wie das Verkabelungskonzept mit seiner ans Fertigungsumfeld angepassten Topologie, Auslegungsregeln und Komponenten. Frank Riemenschneider
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Das aufgrund seiner leichten Planbarkeit in der Gebäudeinstallation in der Regel verwendete Modell der Referenzinstallation besagt, dass beim Einsatz bestimmter Komponenten und deren Anordnung eine bestimmte Güte erreicht wird. Beispielsweise erhält man mit Komponenten für die symmetrische Verkabelung der Kategorie 5 einen Klasse-D-Kanal, der für die Übertragung von Fast- und Gigabit-Ethernet geeignet ist (Bild 3). Hierbei dürfen die flexiblen Kabelstücke insgesamt maximal 10 m, die fest installierten Leitungen maximal 90 m und der Kanal damit insgesamt maximal 100 m lang sein. Da die flexiblen Kabelstücke schlechtere Übertragungseigenschaften haben als das fest installierte Kabel, sind die Längenverhältnisse unbedingt einzuhalten. Die Kombination von Steckverbinder und Buchse zählt immer als eine Verbindung. Die Verwendung höherwertiger Komponenten, zum Beispiel der Kategorie 6, oder die Reduzierung der Kanallänge sind zur Kompensation längerer flexibler Kabelstücke zwar theoretisch möglich, in der Praxis aber nur mühsam zu berechnen.
Wollte man dieses Modell auf die vielfältigen Situationen der industriellen Kommunikation anwenden, wären hoher Planungsaufwand sowie größere Fehleranfälligkeit die Folgen. Aus diesem Grund hat die PNO ein Installationsmodell entwickelt, bei dem der Anwender mit einfachen Regeln und ohne Berechnungen sein Netzwerk mit Komponenten gemäß der so genannten Richtlinie für die Profinet-Verkabelungs- und Verbindungs- Technologie (Guideline Profinet Cabling and Interconnection Technology) aufbauen kann. Alle Kanal-Längen können mit festverlegten und flexiblen Kabeln in beliebiger Kombination und Teillängen unter Verwendung der definierten Kabeltypen erreicht werden. Steckverbindungen im Kanal lassen sich gemäß den industriellen Einsatzbedingungen vielfältig gestalten, solange der Grenzwert von vier Steckverbindungen nicht überschritten wird (Bild 4).
Die symmetrische Datenübertragung ist bei Profinet so ausgelegt, dass mit einem einheitlichen Kabeltyp stets eine Kanal- Länge von 100 m realisiert werden kann. Ein beliebiger Mix von starren (Typ A), flexiblen (Typ B) oder Sonderkabeln (Typ C) ist denkbar. Bei Sonderkabeln nach Typ C ist je nach Kabelaufbau eine Längenreduktion gemäß Herstellerangabe möglich. Ferner lassen sich Steckverbinder, Wanddurchgänge, Kupplungen sowie Installationsdosen einfügen, solange die Gesamtzahl von vier Steckverbindungen nicht überschritten wird. Zum Einsatz kommen können einzelne Steckverbinder/ Buchsen-Übergänge, wie beispielsweise in Anschlussdosen bei der strukturierten Gebäudeverkabelung. Möglich ist aber auch die Verwendung von Wanddurchführungen, die mit zwei Buchsen ausgestattet sind. Diese sind allerdings als zwei Steckverbinder/ Buchsen-Übergänge zu werten, sofern Sie der Hersteller nicht als eine Komponente qualifiziert hat.
Das vereinfachte Planungsmodell gilt erst durch die Verwendung eines Aderquerschnitts von AWG 22, der oberhalb der Querschnitte von AWG 26 oder AWG 24 liegt, die üblicherweise bei der strukturierten Gebäudeverkabelung zum Einsatz kommen. Viele kommerzielle RJ-45-Steckverbinder lassen sich nicht mit AWG-22- Adern konfektionieren, weshalb der Anwender auf deren Eignung für Profinet achten muss. Von Vorteil sind Steckverbinder, die mit einer Schnellanschlusstechnik ausgestattet sind, so dass sie ohne Spezialwerkzeug konfektioniert werden können. Im Gegensatz zur generischen Verkabelung mit acht Adern in einer Twisted-pair-Anordnung verwendet Profinet einen für 100Base-T optimierten Sternvierer, bei dem alle vier Adern miteinander verdrillt sind. Aus Gründen der Störsicherheit sind alle Kabel geschirmt und an die für Profinet definierten Steckverbinder angepasst.
- Verkabelungskonzept für Profinet-Netzwerke
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