Strukturierte Netzwerkverkabelung: Power follows Bus

War früher noch ein Schaltschrank das zentrale Element der Automatisierung, wandert die Automatisierungstechnologie heutzutage immer mehr dezentral ins Feld. Das heißt, es gibt viele kleine Automatisierungsinseln über die gesamte Anlage verteilt. Das verändert die Verdrahtungsphilosophie entscheidend: War es früher üblich, dass große Kabelbündel zentral vom Schaltschrank in die Anlage liefen, wird heute über die Bustechnologie seriell verdrahtet. Die Vernetzung durch Bustechnologien hat die Automatisierung nachhaltig beeinflusst und den Verdrahtungsaufwand optimiert. Lediglich die Energieversorgung war lange Zeit vom zentralen Verdrahtungsansatz geprägt. Neue Standards wie M12-Power erlauben es jedoch mittlerweile, dass auch die Energieversorgung der Netzwerkverdrahtung folgen kann. Diese strukturierte Netzwerkverkabelung für Power und Bus lässt sich mit «Power follows Bus» umschreiben.

Heimnetzwerk ist nicht gleich Industrienetzwerk

Das Netzwerk bildet das Rückgrat der Automatisierung. Ohne intelligente Kommunikation sind die heutigen und zukünftigen Anforderungen und Technologien nicht umsetzbar. Steigende Datenvolumina und immer höhere Geschwindigkeiten in der Datenübertragung sind heute schon zu beobachten. Mainstream-Technologien aus dem Consumer-Bereich, wie das Ethernet, erobern auch immer größere Bereiche der Automatisierung – wenngleich diese Technologien erst automatisierungstauglich gemacht werden müssen. Gerade in puncto Geschwindigkeit, Determinismus und Verfügbarkeit des Netzwerks kann die Consumer-Technologie nicht eins zu eins auf die Automatisierung übertragen werden.

Doch nicht nur die Netzwerkverfügbarkeit, auch die Umweltbedingungen in der Automatisierungsindustrie unterscheiden sich grundlegend von denen im privaten Umfeld. Steckverbinder und Kabel kommt daher eine entscheidende Bedeutung zu. Während das Kabel öl- und chemikalienbeständig sein, sowie Störeinflüsse verhindern und gleichzeitig flexibel bewegte Anwendungen meistern muss, ist es wichtig, dass der Steckverbinder robust ist und eine hohe Schutzart aufweisen kann. Mit den stetig steigenden Anforderungen an die Netzwerkperformance steigen daher auch die Qualitätsanforderungen an Steckverbinder und Kabel.

Strukturierte Netzwerkverkabelung: Verdrahtung ist das Fundament für Industrie 4.0

Schnittstellen sind die potenziellen Schwachpunkte für die strukturierte Netzwerkverkabelung in jedem Verdrahtungskonzept. Erhöht sich die Anzahl der Schnittstellen, erhöht sich automatisch auch die Anzahl der potenziellen Schwachpunkte. Durch hochwertige Steckverbinder lassen sich die Schwachpunkte deutlich reduzieren, während gleichzeitig Performance und Verfügbarkeit des Gesamtnetzwerkes erhöht werden.

Innerhalb eines Steckverbinders haben die Schirmanbindung, die Schirmübergabe sowie die Litzenkonfektionierung und die Aderführung jeweils eine große Auswirkung auf die Performance. Escha hat mit dem patentierten Zwei-Schalen-Schirmkonzept (2SSK) eine ideale Technologie entwickelt, die gerade in Grenzbereichen ihre Stärken ausspielt. Der Schirm der Leitung wird dabei über einen Crimpring direkt auf die Schirmhälften gecrimpt, ohne das Kabel zu deformieren. Die Adern werden somit in ihrer ursprünglichen Verseilung bis zum eigentlichen Anschlusspunkt an den Steckverbinder geführt. Bereits in der Entwicklungsphase wurden sowohl Steckverbinder als auch Kontakt konstruktiv so ausgelegt, dass sie keine Asymmetrien im Gesamtsystem erzeugen.

Während aktuelle industrielle Kommunikationsnetzwerke noch einigermaßen fehlertolerant sind, werden sich Produktionsprozesse, wie sie in Industrie 4.0 angedacht sind, in Zukunft nur über eine sichere und zuverlässige Verkabelung umsetzen lassen. Es ist also ratsam, frühzeitig auf hochwertige Steckverbinder zu setzen, um die Netzwerkstruktur schon jetzt auf die kommenden Anforderungen auszurichten.

Strukturierte Power-Verteilung über M12

Der Standard namens M12-Power erlaubt es mittlerweile, die bewährte M12-Anschlusstechnik auch für die Leistungsverteilung im Feld zu nutzen. Die normative Grundlage IEC61076-2-111 unterscheidet dabei zwischen Gleich- und Wechselspannungsanwendungen sowie in der Anzahl der Pole.

Neben umspritzten Steckverbindern und konfektionierbaren Versionen gibt es auch Verteilertechnik, die auf die speziellen Anforderungen für Power-Anwendungen ausgerichtet ist. Erst durch diese Verteilertechnik ist eine strukturierte Busverkabelung möglich geworden.

Neben T-Verteiler auch H-Verteiler

Während T-Verteiler im Bereich der Sensorik schon lange im Einsatz sind, hat Escha für die typischen Power-Codierungen neben einem T-Verteiler auch einen H-Verteiler (eine Einspeisung, drei Abgänge) und einen h-Verteiler (eine Einspeisung, zwei Abgänge) entwickelt. Wesentliche Alleinstellungsmerkmale dieser M12-Power-Produkte von Escha sind anschließbare Querschnitte von 1,5 mm² bis zu 2,5 mm². Diese Querschnitte sorgen insbesondere bei Gleichspannungsverteilung dafür, den Spannungsfall gering zu halten und ermöglichen demnach eine große Ausdehnung der Powerverteilung.

Strukturierte Netzwerkverkabelung: mFazit

Wer für die Zukunftstechnologien und Trends gewappnet sein will, findet bereits heute eine gute Basis für die Verdrahtungstechnik vor. Wer schon jetzt auf qualitative Unterschiede bei der Basis achtet, kann sich entspannt zurücklehnen. Denn die Infrastruktur ist auch in Grenzbereichen der zukünftigen Technologien noch leistungsfähig genug, um eine hohe Verfügbarkeit und Robustheit zu gewährleisten, ohne dass es zu Netzwerkausfällen oder Performance-Einbußen kommt.

Power und Bus können mit den aktuell verfügbaren Komponenten in gleicher Struktur durch die Anlage laufen. All das bildet einen Aufbau, der Industrie 4.0 auf ein sicheres Fundament stellt.

Von Marc Braun.

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