Ethernet verkabeln

Verkabelung - Ethernet in der industriellen Umgebung wirft in Sachen Verkabelung einige Fragen auf: Wie wird Ethernet in eine Gebäudeverkabelung eingebunden, wie werden Lösungen verschiedener Nutzergruppen eingeordnet oder welche Orientierung bietet die aktuelle Normungsentwicklung?

24. August 2005
Bild 1: Ethernet verkabeln
Bild 1: Ethernet verkabeln

Im Bürobereich ist längst gängige Praxis, was für die Industrie nur bedingt übertragbar ist - die strukturierte Gebäudeverkabelung für Kommunikationszwecke gemäß der Norm IEC 11801 in sternförmiger Topologie sowie den Ebenen Standort-, Gebäude und Etagenverteiler auszuführen. Daher arbeiten derzeit Experten aus der Industrie am Normentwurf IEC 24702. Dieser soll aufbauend auf der Norm IEC 11801 einen zusätzlichen Maschinenverteiler mit einer beliebigen Struktur darunter definieren. Damit werden Linien- und Ringtopologien möglich, die sich im Feldbusbereich bewährt haben. Ebenso wichtig sind neue Gestaltungen für Verkabelungsabschnitte wie Schaltschrankdurchführungen sowie der Verzicht auf Terminaloutlets. Ferner ist zu klären, wie sich unterschiedliche Systeme der Nutzerorganisationen mit voneinander abweichenden Installationssystemen einbinden lassen. Analog zur Feldbusnormung sollen die Systeme als Profile im Normentwurf IEC 61918 beschrieben werden. Hinzu kommen eine Verbindung dieser ›Automation Islands‹ mit der Ethernet-Verkabelung gemäß der Norm IEC 24702 sowie Aspekte der Planung, Installation und des Betriebs eines derartigen Netzes. Das Zusammenwirken dieser drei Normen - IEC 11801, 24702 und 61918 - stellt sowohl die Einbindung in eine unternehmensweite Kommunikationsstruktur mit der vertikalen Integration als auch die Berücksichtigung industrietypischer Aspekte im rauhen Umfeld sicher. Standardsteckverbinder Für die kupferbasierte Ethernet-Verkabelung werden gerne RJ 45-Steckverbinder eingesetzt, deren hohe Verbreitung hier von Vorteil ist, beispielsweise für die Anschlussmöglichkeiten von Diagnosegeräten oder Notebooks während der Inbetriebnahme sowie im Servicefall. Andererseits eignen sich die RJ 45- Steckverbinder aus dem Bürobereich nicht für die rauhe Industrieumgebung. Besser hierfür sind robuste RJ 45-Steckverbinder in Schutzart IP 67, dessen verschiedene Ausprägungen in der Norm IEC 61076-3-106 wieder zu finden sind. Einige Versionen davon sind für die Normen IEC 24702/61918 vorgesehen, wie auch der Steckverbinder Variosub- RJ45/IP67 von Phoenix Contact, für den ein komplettes Installationssystem verfügbar ist. Aufgrund unterschiedlicher Einsatzbedingungen muß oft vor Ort konfektioniert werden. Dies ermöglicht der Steckverbinder Variosub ›RJ45- Quickon‹, der weltweit erste werkzeuglos zu konfektionierende RJ 45-Steckverbinder nach Cat5e in achtpoliger Ausführung. Für den Kabelanschluß brauchen die Leitungsadern lediglich in die Kammern eingelegt und die Verschlußklappe mit der Hand zugedrückt werden. Eine weitere Möglichkeit bietet ein M12- Steckverbinder, der sich im Sensor-Aktor-Umfeld bewährt hat, in der speziellen vierpoligen D-codierten Ausführung gemäß Cat5e. Dieser Steckverbinder wird ebenfalls in der Norm IEC 01076-2- 101-A1 vorgesehen. Durch seine geringe Größe liegt seine Stärke im maschinennahen Einsatz.

EMV-Belastung

Ein Problem in der industriellen Umgebung ist die EMV-Belastung. Hier helfen geschirmte Komponenten, die Beachtung von Mindestabständen zu Störquellen sowie die Vermeidung unterschiedlicher Potentiale auf dem Schirm. Die Notwendigkeit eines Potentialausgleichs stellt sich oft erst während der Inbetriebnahme oder des Betriebs heraus. Abhilfe schaff t hier ein Prinzip, das sich auch schon in der Feldbustechnik bewährt hat. Dabei wird der Schirm auf der einen Seite direkt und am anderen Ende über ein RC-Glied mit dem Erdpotential verbunden. So werden Ausgleichsströme vermieden und gleichzeitig hochfrequente Störungen sicher beidseitig gegen das Erdpotential abgeleitet. Mit hutschienenmontierbaren Patchpaneln ›Variosub‹ von Phoenix Contact läßt sich dieses Verfahren mit Modulen für ein bis acht Kanäle in LSA oder Schraubanschlußtechnik umsetzen. In Umgebungen mit hoher EMV Belastung sowie bei großen Verkabelungslängen bewährt sich die Lichtwellenleitertechnik. Sowohl die Normung als auch die Nutzerorganisationen sehen Installationen mit Glas-, HCS (Hard Cladded Silica)- sowie Polymer (POF)- Fasern vor. Bei Kabellängen bis zu 200 m eignen sich einfach zu konfektionierende HCS- und POF-Fasern. Mit den Steckverbindern Variosub-SCRJ in Schutzart IP 20 und IP 67 lassen sich alle Fasertypen POF, HCS und Glas mit einem Steckgesicht einsetzen. Eine spezielle Schnellanschlußtechnik, bei der die Faser lediglich geschnitten respektive gebrochen werden muß, erleichtert die Montage vor Ort. Eine industriegerechte Ethernet- Verkabelung benötigt besondere Kabelformen. Das Installationsprogramm Variosub umfaßt eine Vielzahl verschiedener Kabel-Ausführungen mit zwei oder vier Paaren, flexibel oder starr, AWG 24 oder 26, nach Cat5e oder Cat6. Basierend auf einer Suite von IEC-Normen erhält der Anwender die notwendige Sicherheit, um Industrial Ethernet verläßlich und zukunftssicher in allen industriellen Applikationen einzusetzen.

Bernd Horrmeyer, Phoenix Contact

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2005