Korrelation von Verkabelungsnormen aus IT und Industrieautomatisierung.

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Um beim Thema Kommunikation zu bleiben: Während in diesem Punkt vor zehn Jahren noch das Credo lautete „Feldbusse werden durch Ethernet-basierte Automatisierungsprotokolle ersetzt“, bestimmen  heute primär die Forderungen nach einem hohen Kommunikationsgrad zwischen Anlagen und Maschinen untereinander und mit einem Host (zum Beispiel eingebettet in SAP oder vergleichbare Systeme) bis hin zur Kommunikation mit dem die Produktion durchlaufenden Produkt selbst die Diskussionen. Um diesen Grad an Kommunikation herzustellen, ist neben neuen Technologien besonders ein Umdenken bei den Automatisierern und ihren Zulieferern notwendig. Und natürlich eine Art übergreifende Kompetenz, die Kompatibilität in Hard- und Software und technische Grundlagen und Regeln des Zusammenspiels aller Beteiligten entwickelt.

Diese Art übergreifende Kompetenz gibt es bereits in Form nationaler und internationaler Standardisierungsgremien. Hier spielt besonders das ISO/IEC eine wichtige Rolle. Im ISO/IEC SC65 etwa haben sich Hersteller, Entwickler und Anwender von Automatisierungstechnik, der entsprechenden Software und natürlich auch der Hardware – also von aktiver und passiver Netzwerktechnik – zusammengeschlossen. Ziel ist es, die Grundlagen der jeweiligen Automatisierungslösung umfassend zu beschreiben, um Anbietern die Möglichkeit zu geben, kompatible und funktionsfähige Einheiten anzubieten und zu vermarkten. Dies umfasst sowohl Einzel- als auch Komplettlösungen bei der Software für Steuerungen und Switche, aber auch die Hardware für Device Connectivity (Geräteanschlusstechnik) und Verkabelung.

PreLink-Verkabelung mit unterschiedlichen RJ45- und M12-Steckgesichtern.

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Die Reduzierung auf einige wenige Kupferschnittstellen hat auch immense Vorteile bei der Einbindung externer Gerätetechnik wie zum Beispiel Diagnosetechnik oder Überwachungskameras. Diese Geräte sind in der Regel nicht auf eine spezielle Automatisierungslösung abgestimmt, haben aber Ethernet-Schnittstellen und lassen sich somit leicht ankoppeln. Ein weiterer Innovationsschritt bei den Ethernet-basierten Automatisierungsprotokollen erfolgt gerade mit der Migration von Fast Ethernet (100 Mbit/s) zu Gigabit Ethernet (1000 Mbit/s). Letzteres bietet mehr Leistung und ermöglicht eine höhere Funktionalität in der Automatisierung. Bei den wachsenden Anforderungen an die Automatisierung also ein „Muss“ insbesondere für solche Profile, die in sehr komplexen Aufgaben angesiedelt sind wie etwa in der Prozessautomatisierung.

Die preLink-Technik benötigt eine spezielle Montage­zange. Hiemit werden alle acht Adern i.d.IDC-Kontakte in einem Arbeitsgang mit exakt dem gleichen Druck eingepresst u.Überlängen d.Adern abgeschnitten,sodass hier keinerlei Nacharbeit notwendig ist.

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Da die Automatisierungslösungen sich von ehemals reinen Insellösungen immer mehr zu Teilen von Gesamtnetzwerken entwickeln, wird die Kompatibilität nicht nur untereinander, sondern gleichzeitig auch zu den übergeordneten Systemen besonders wichtig. Exakt an diesem Punkt stößt die „Profilspezifische Verkabelung“ auf die „Strukturierte Verkabelung“, welche meist bereits im Gebäude installiert ist beziehungsweise von Verteilern in die Produktionshalle hineingeführt wird. Bei dieser Verkabelung handelt es sich um eine Dienste-neutrale Kabelinfrastruktur, die im Kupferbereich immer 8-adrig ausgelegt ist.

Normativ ist das Zusammenspiel der beiden Verkabelungsphilosophien in der ISO/IEC 11801 und im Industrie-Teil der IEC 4702 geregelt. Mit der EN 50173-3 (Informationstechnik – Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen – Teil 3: Industriell genutzte Standorte) gibt es eine deutsche Entsprechung. Auch die ISO/IEC 11801 wird gerade überarbeitet und der Industrie-Teil in die 11801-3 integriert. Etablierte Automatisierungsprofile wie etwa  Profinet setzen sich mit dieser Thematik intensiv auseinander und haben bereits den Weg zur Gigabit-Ethernet-Plattform und damit zur 8-adrigen Kupferverkabelung vorgezeichnet und ihre bestehenden Verkabelungsrichtlinien hin zur Strukturierten Verkabelung geöffnet (siehe  Profinet Conformance Class A).

Es bedarf einer Brücken­technologie

Für Anbieter von Verkabelungslösungen ergibt sich aus diesem Szenario eine große Herausforderung. Natürlich kann man sein Sortiment an Steckverbindern, Kabeln, Verteilern und Cords so aufbauen, dass für jede Anwendung auch eine Lösung zur Verfügung steht. Um aber die Migration von Insellösungen zu umfassenden Netzwerken aktiv voranzutreiben, bedarf es einer Art „Brückentechnologie“ in der Verkabelung. Sie muss alle bisherigen Anforderungen nach vieradriger Verkabelung zum Beispiel auf Basis M12 mit den neuen Anforderungen der achtadrigen Verkabelung etwa mit RJ45 verbinden. Gleichzeitig müssen sowohl Stecker- als auch Buchsenelemente vorhanden sein, und die Montage muss gleichermaßen vor Ort als auch mittels Vorkonfektionierung machbar sein.

Div.IP65/67-Anbaugehäuse mit preLink RJ45 HIFF. HIFF steht hier für „Harting Industrie Form Faktor“ u.beschreibt intern definierte/genormte Außenmaße u.Haltepunkte, die es erlauben, ein solches Modul in versch.Interfaces/Schutzgehäuse einzubauen.

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Vor diesem Hintergrund erfolgte bei Harting die Entwicklung der preLink-Technik. Diese basiert auf der Idee, Steckverbinder – also Stecker und Buchsen – in zwei einfach zu handhabende Einheiten zu zerlegen. Die erste Einheit ist der Stecker oder die Buchse selbst – allerdings ohne Kabelanschluss, sprich ohne IDC-Klemmen oder ähnliches. Die Bauteile gibt es mit unterschiedlichsten Steckgesichtern, wie sie in der Datennetzwerktechnik üblich und standardisiert sind – also zum Beispiel in RJ45- oder M12-Ausführung. Sie sind immer in Zinkdruckguss ausgeführt und somit entsprechend  stabil.

Die zweite Einheit ist der preLink- Abschlussblock – ein „genormter Anschlusswürfel“, der acht IDC-Kontakte beinhaltet. Dieser kleine Würfel passt in sämtliche preLink-Komponenten, kann Massiv- und Litzenleiter unterschiedlicher Querschnitte aufnehmen und ist das Herzstück der Technik. Der Abschlussblock nimmt maximal acht Adern auf, die mittels einer speziellen Montagezange am Kabel in einem Arbeitsgang vercrimpt werden. Das so abgeschlossene Kabel kann dann jederzeit in ein preLink-Bauteil eingerastet werden. Damit ist die Schnittstelle betriebsbereit. Die Vorteile dieser Anschlusstechnik liegen auf der Hand:

■ Hohe Prozesssicherheit bei der Montage von Hardware-Schnittstellen für die Daten-Netzwerktechnik.
■ Schnelle Montage auch bei minimalem Platzangebot am Montageort, zum Beispiel bei Unterputz-/Unterflutmontage.
■ Einfache Handhabung durch wenige Einzelteile. Bei IP20-Lösungen sind es nur zwei Teile: der Steckverbinder und der Kabelabschluss.
■ Vorkonfektionierte Kabelstrecken mit preLink-Abschlussblöcken lassen sich mit wenigen Handgriffen anschließen oder austauschen.

Mittlerweile gibt es eine große Anzahl von preLink-Verkabelungskomponenten mit diversen Steckgesichter, IP-Schutzgraden und Bauformen. Neben klassischen Steckern und Buchsen zum Beispiel auch den Extender – eine Art Adapter zur Kabelverlängerung. Ist irgendwo ein Kabel zu kurz oder lag es noch unbenutzt in einem Kabelkanal, so lässt es sich mittels des Extenders schnell auf die gewünschte Länge und in Position bringen. Weiterhin gibt es auch Lösungen für Außenverkabelungen, die Wind und Wetter ausgesetzt sind.

Autor: Rainer Schmidt ist Business Development Manager Industrial Cabling bei Harting Electronics.