In der Struktur liegt die Zukunft

Der Einsatz von Ethernet in der Industrie- und Automatisierungstechnik hat dafür gesorgt, dass man von der Bedarfsverkabelung auf die strukturierte Verkabelung umsteigt. Um diese zu realisieren, ist eine neue Art von Verbindungstechnik erforderlich, die flexibel, schnell zu installieren und auf hohe Übertragungsraten ausgelegt ist. * Rainer Schmidt, Harting

Mit dem Einzug von Ethernet in die Industrie- und Automatisierungstechnik bekam auch die Datennetzwerktechnik einen höheren Stellenwert. Zuvor war sie eher in Rechen- zentren, in der Office- und PC-Welt anzutreffen – also in der IT. Nun waren die leistungsfähigen und nach IEEE802.3 standardisierten Ethernetprotokolle Basis für viele vorher rein proprietäre Bussysteme. Damit wurde es aber auch nötig, Verkabelungsphilosophien kritisch zu hinterfragen, neu zu bewerten und schrittweise weiter zu entwickeln. Wesentliche Frage dabei war, ob eine Bedarfsverkabelung, wie sie bisher in der Industrie üblich war, auch künftigen Anforderungen genügen würde. Der Bedarfsverkabelung liegen drei Annahmen zu Grunde:

Die Datenverkabelung wird installiert, wenn Maschinen, Anlagen oder Geräte bereits vorhanden sind. Ändern sich Anlagen oder Anlagenteile, ändert man auch die Verkabelung. Die bestehende Verkabelung wird also durch eine neue ersetzt.
Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit beträgt 100MBit/s, wozu eine 4-adrige Kupferverkabelung ausreichend ist.
Die Verkabelungsprodukte sind entsprechend ausgelegt; Kabel und Verbindungstechnik arbeiten mit nur vier Adern/Kontakten, sind auf Kategorie 5 beschränkt und so konzipiert, dass sie auch einfach vor Ort zu installieren sind.

Die technische Entwicklung industrieller Lösungen, die in den vergangenen Jahren stattgefunden hat, kollidiert in vielen Anforderungen hinsichtlich der Datentechnik mit den genannten Grundsätzen der Bedarfsverkabelung. So werden mehr und mehr Anlagenteile, Steuerungen oder andere Komponenten auf Basis leistungsfähiger Gigabit-Ethernet-Technik entwickelt. Gigabit Ethernet arbeitet im Voll-Duplexbetrieb und verlangt dafür acht Adern im Datenkabel bzw. acht Kontakte an Steckstellen und Steckverbindern. Moderne Netzwerke brauchen ein hohes Maß an Kompatibilität: Grund sind der hohe Standardisierungsgrad von Ethernet und der Datennetzwerktechnik im Allgemeinen. Für den Anwender zählt bei den Netzwerkkomponenten eine einfache, schnelle und vor allem problemlose Einbindung in das Netzwerk. Voraussetzung dafür ist ein einfaches Handling der Verkabelung. Die Bedarfsverkabelung entspricht diesen Anforderungen vielfach nicht. Alternativen dazu stellt eine protokollunabhängige Vorverkabelung dar, die im IT-Umfeld unter dem Stichwort „strukturierte Verkabelung“ seit mehr als 15 Jahren gebräuchlich ist. Dort wurde sie als Teil der Infrastruktur von Gebäuden entwickelt und standardisiert. Mittlerweile hat sich die Grundidee einer protokoll- bzw. dienstneutralen Vorverkabelung mehr und mehr auch in der Industrie und in industrienahen Anwendungsbereichen verbreitet. Auch wenn der Begriff der strukturierten Verkabelung eng mit dem Gebäude bzw. mit der Gebäudeinfrastruktur verknüpft ist, und mit der Norm ISO/IEC 24702 bzw. EN 50173-3 in erster Linie auch die Verkabelung im Industrie- und Fertigungsumfeld beschrieben wird, sind die Vorzüge dieser Verkabelung auch für weitere Anwendungsfelder interessant. Vorteile der strukturierten Verkabelung:

Universelle Nutzung der einmal installierten Verkabelung für alle Kommunikationsdienste wie z. B. Daten, Video, Telefonie oder Multimedia.
Zukunftssichere Verkabelung durch Offenheit für schnellere Datendienste wie Gigabit oder 10-Gigabit-Ethernet.
Lange Nutzungsdauer über mehrere Gerätegenerationen hinweg.
Hoher Grad an Kompatibilität zur schnellen Einbindung neuer oder zusätzlicher Geräte.
Einsatz bereits vorkonfektionierter und ab Werk geprüfter Verkabelungssegmente und damit reduzierter Installationsaufwand vor Ort.

Strukturierte Verkabelung braucht neue Lösungen

Um die Vorteile der strukturierten Verkabelung auch im industriellen Umfeld nutzbar zu machen, sind neue Lösungen notwendig. Dabei gilt es zu beachten, dass Verkabelungen im industriellen Umfeld sehr robust sein, und die Steckverbinder den hohen Schutzgrad von IP 65/67 erfüllen müssen. Um die geforderten zukunftsträchtigen Übertragungsraten von 1 oder sogar 10 Gigabit zu realisieren, sind Kabel und Steckverbinder achtadrig/achtpolig und in der Leistungsklasse Kategorie 6A/Übertragungsklasse EAmit Übertragungsbandbreiten von 500MHz auszuführen. Die vorhandene und bewährte Verbindungstechnik muss in das Produktportfolio eingegliedert und unter dem Gesichtspunkt der Datennetzwerktechnik in der Industrie weiterentwickelt werden. So bekommt der Anwender ein individuell angepasstes System für seine strukturierte Verkabelung. Um die Kundenanforderungen optimal umzusetzen, spielt nicht nur der RJ45-Steckverbinder eine wichtige Rolle, sondern auch der M12-Stecker, wie er vor allem im Maschinen- und Anlagenbau zu finden ist. Allerdings wird mit der Forderung nach schnelleren Protokollen und höheren Bandbreiten wie Gigabit-Ethernet die vierpolige Ausführung D-kodiert für Daten nicht mehr ausreichen. Gigabit verlangt acht Adern – damit ist der Ruf nach einem achtpoligen M12 zu erwarten. Damit der Anwender Zukunftssicherheit hat, legt man bei Harting neu zu entwickelnde Verbindungstechnik von vornherein auf 10-Gigabit-Übertragungseigenschaften aus, also mindestens die Übertragungsklasse EAbzw. Kategorie 6Afür bis zu 500 MHz Bandbreite. Im Kontext der genannten neuen Anforderungen hat der Hersteller seine Serie Ha-VIS PreLink entwickelt und fügt diese zu einem komplexen Verkabelungssystem zusammen. Es bietet alle Verkabelungskomponenten, die zum Aufbau strukturierter Verkabelungsanlagen nach ISO/IEC 24702 (Strukturierte Verkabelung in Industriegebäuden) nötig sind. Dazu gehören:

Industrietaugliche Installations- und flexible Kabel, achtadrig für 1 Gigabit und 10 Gigabit,
Verbindungstechnik in Ha-VIS-PreLink-Technik für RJ45 in IP20- und IP65/67-Interfaces wie PushPull oder Han 3 A und M12-Interfaces in vier- und achtpoliger Ausführung,
Verteilertechnik wie 19-Zoll-Verteiler, Hutschienenverteiler und Industrie Outlets,
System- und Patchcords in IP 20 bis IP 65/67 und
Werkzeuge und Zubehör.

Die Module der Serie in M12-Ausführung sind ein wesentliches Bindeglied zwischen der Automatisierungstechnik und der klassischen Datennetzwerktechnik im IT-Bereich. Erstmals haben Anwender im Industrie- und Automatisierungsumfeld die Möglichkeit, unterschiedliche Datenraten von 100MBit bis 10 GBit mit einer Verkabelung bei freier Wahl des Steckgesichts zukunftssicher zu realisieren. Dabei stehen alle in den Verkabelungsstandards bevorzugten Steckgesichter zur Auswahl – von RJ45 PushPull bis zu M12. Zudem erlaubt das System jederzeit eine einfache und kostengünstige Umrüstung – ohne die einmal installierte und geprüfte Verkabelung verändern zu müssen. Vorteil für den Maschinen- und Anlagenbau: Man kann auf ein Produkt zurückgreifen, das die einfache Migration von M12- zu RJ45-Schnittstellen ermöglicht – unabhängig davon, welche Produkte spezifiziert oder welche Geräte einsetzt werden. Durch die Flexibilität von Ha-VIS-PreLink passt die Verkabelung immer.

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