02. April 2012
Innovationspotenzial der Profinet-Verkabelungsrichtlinie gehoben
Beitrag aus openautomation 1-2/2012
Im November 2011 hat die PNO die neue Profinet-Verkabelungsrichtlinie veröffentlicht. Weidmüller hat hieraus für sich vier Themen mit Innovationspotenzial herausgefiltert und bietet dazu nun die passenden Lösungen an. Die Details nennt Simon Seereiner, Portfoliomanager Industrial Ethernet bei Weidmüller, im Gespräch mit openautomation.
Simon Seereiner, Portfoliomanager Industrial Ethernet bei Weidmüller, präsentiert die neuen Verkabelungslösungen für Profinet
Höhere Datenvolumina transportieren
Die erste Profinet-Verkabelungsspezifikation ist im Jahr 2002 erschienen. Ein Update erfolgte 2007 und ein weiteres im Jahr 2009. Im Herbst letzten Jahres wurde Versionsstand 3.xx und damit eine sehr umfassende Verkabelungsrichtlinie veröffentlicht. „Sie enthält alle Verkabelungsbelange rund um die Automatisierung, angefangen bei der Echtzeitkommunikation, bei der es um isochrones Ethernet geht, bis hin zur Anlagenvernetzung, also Automation Islands untereinander zu verbinden“, sagt S. Seereiner. Als Hintergründe für die Release-Updates der Verkabelungsrichtlinie nennt er die stetig steigenden Anforderungen im Bereich der Datenkommunikation. „Heute geht es darum, mehrere hochperformante Steuerungen, verschiedene Highspeed-Kamerasysteme und letztendlich mehrere Inseln untereinander zu vernetzen. Dazu reichen die zuvor definierten Datenleitungen, die 100 Mbit/s über vier Adern übertragen, nicht mehr aus.“
In zirka zweijähriger Arbeit hat der zuständige PNO-Arbeitskreis, bestehend aus Industrieexperten für Leitungen und Steckverbinder, Geräteherstellern sowie Vertretern der AIDA und andere Anwender, die Leitungskriterien für die neuen industriellen Anwendungen definiert. Entsprechend sind nun in der neuen Profinet-Verkabelungsrichtlinie neben den vieradrigen Leitungen auch achtadrige und ihre Anforderungen festgeschrieben. „Wichtige Kriterien waren beispielsweise die Torsionseigenschaften und Querdruckfestigkeit bei den Leitungen, Schutzarten im Zusammenhang mit den Steckverbindern und vieles mehr. In der Richtlinie sind neben den Leitungslösungen auch solche für Steckverbinder und Verarbeitungswerkzeuge definiert. Damit ist Profinet nun auch für die hochperformanteren, höherwertigen Netzwerke gut gerüstet“, erklärt das PNO-Arbeitskreis-Mitglied. Dabei seien diese Anforderungen nicht nur im Automobilbau, sondern unter anderem auch in der Prozessindustrie, dem allgemeinen Maschinenbau oder dem Energiesektor zu finden. Um ein Gefühl zu geben, welche Potenziale hinter den achtadrigen Leitungen stecken, betrachtet er eine Automobilfertigung im Gesamten. „Angefangen bei den Bürogebäuden, die an die Werkshalle angebaut sind, findet sich eine achtadrige Verkabelung dort zu nahezu 100 %. Bei der Maschinenverkabelung innerhalb der Werkhalle sind ca. 98 % der Verkabelung mit vieradrigen Leitungen ausgeführt“, sagt der Experte. „Fakt ist, wir müssen beide Kundengruppen bedienen können“, lautet sein Resümee. Zusätzlich stellt er heraus, dass es auch unterschiedliche Anforderungen innerhalb einer Maschine geben kann. „Ein Maschinenhersteller, der via Profinet kurze Distanzen an der Maschine überbrücken möchte, kommt gut mit vieradrigen 100-Mbit-Leitungen aus. Genau dieser OEM kann aber gleichzeitig aus dem Schaltschrank heraus eine hochperformantere Anbindung an die höhere Netzwerkwelt mit einer achtadrigen Leitung benötigen.“
Die Detmolder Spezialisten bedienen diesen Anspruch mit ihrem IE-Steckverbinderportfolio mit Steadytec-Technologie. Mit diesem werden die definierten Anforderungen hinsichtlich EMV-Beständigkeit, Schock- und Vibrationsfestigkeit sowie der weite Temperaturbereich abgedeckt. „Zusammen mit den Steckverbinderversionen für vieradrige Leitungen stellen wir dem Kunden ein abgerundetes Portfolio zur Verfügung, das einen problemlosen Umstieg von vier- auf achtadrige Verkabelungslösungen ermöglicht”, sagt S. Seereiner.
Achtadriges M12-Steckgesicht
End-to-End-Link im Fokus
Ebenfalls neu innerhalb der aktuellen Richtlinie definiert wurde der sogenannte End-to-End-Link. Hierzu erklärt der Experte folgenden Hintergrund: „Bei jeder konfektionierten Leitung stellt der Steckverbinder eine Störstelle dar. Allerdings wurde diese bei der Chanel-Betrachtung einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung bislang nicht mitberücksichtigt. So wurden für die Berechnung der Übertragungsqualität einer solchen Verbindung nur die Leitungseigenschaften eingerechnet.“ Dabei ist der Störeinfluss, abhängig von Steckverbindertyp und -Konfektionierung, nicht unerheblich. „Er kann Einbußen von bis zu 20 % bei der Übertragungs-Performance mit sich bringen“, weiß S. Seereiner. Anspruch bei einer Profinet-Verkabelung innerhalb der PNO ist es jedoch, die besten Übertragungseigenschaften zu erreichen.
Aus diesem Grund hat sich der PNO-Arbeitskreis mit den Messgeräteherstellern Fluke und Ideal sowie Steckverbinderherstellern und unabhängigen Messlaboren aus der GHMT dem Thema angenommen. Gemeinsam ist die Spezifikation für eine Chanel-Übertragung, den End-to-End-Link, erarbeitet worden. „Somit werden in Zukunft alle Störparameter der gesamten Übertragungsstrecke in die Netzwerkbetrachtung mit einbezogen“, so S. Seereiner. Für die beteiligten Messgerätehersteller bedeutet das, dass sie nun einen entsprechenden Algorithmus in ihren Geräten integriert haben, der den jeweiligen Störanteil bei einer Profinet-Verkabelung mitberücksichtigt. „Damit wird eine nachweislich hochwertige Verkabelung von zwei Profinet-Geräten erreicht“, fasst S. Seereiner zusammen.
Preissensitive Schaltschrankverdrahtung
Darüber hinaus hat die PNO in der Verkabelungsrichtlinie zusätzliche Möglichkeiten für die Schaltschrankverdrahtung eröffnet. „Um passende Lösungen für preissensitive Applikationen zu ermöglichen, sind Cabinet-Cable – also kurze Leitungen von bis zu 5 m Länge – nun mit dünneren Aderlitzen ausführbar“, nennt S. Seereiner die Neuerung. Bislang war für die Profinet-Verkabelung im Schaltschrank ausschließlich eine vieradrige Verkabelung mit dem Querschnitt AWG 22 zugelassen. „Mit einem Temperaturbereich von –20 °C bis 70 °C, einer Querdruckfestigkeit bis 3.000 N und optimierten Biegeradien ist die Cabinet-Verkabelung durchweg industrietauglich ausgelegt. Als Steckverbinder kann für diese ein Standard-RJ45 eingesetzt werden“, sagt er weiter und stellt heraus: „Damit lassen sich preissensitive Applikationen bei der gewohnten qualitativ hochwertigen Profinet-Verkabelung realisieren.“
Ausblick
„Mit der aktuellen Verkabelungsrichtlinie haben wir die Weichen für eine zukunftsorientierte, sichere Profinet-Verkabelung gestellt“, sagt S. Seereiner mit der Brille des PNO-Arbeitskreis-Mitglieds. Aus Weidmüller-Sicht fügt er an: „Wir sehen uns bei der Profinet-Verkabelung als Vollsortimenter. Unser Portfolio reicht von IP20-Steckverbindern für Kupfer- und Lichtwellenleiter bis hin zu IP67-Steckverbindern und Anschlussdosen für harte Umgebungsbedingungen. Dabei sind die Komponenten vom Einsatz am Etagenverteiler bis in die Maschine optimal aufeinander abgestimmt.“
Die umspritzte Industrial-Ethernet-Leitung mit Push-Pull-Steckverbindern als sichere Anschlusslösung für den industriellen Einsatz
Weitere Ethernet-Systeme im Fokus
Neben Profinet wird natürlich auch anderen Ethernet-Systemen Beachtung innerhalb des Produktsortiments beigemessen. „Mit unserem Ethernet-Portfolio sind wird demnach insgesamt sehr gut positioniert“, erklärt S. Seereiner. Weitere Potenziale eröffnen sich derzeit beispielsweise beim Thema Ethernet/IP. „Leitungen und Steckverbinder sind soweit definiert. Aktuell fiel auch hier die Entscheidung für das Steckgesicht ,X-Type‘. Entsprechend finden derzeit die Standardisierungsarbeiten statt“, sagt er. Außerdem befinden sich die Experten aktuell mit Vertretern der CC-Link-Association in Gesprächen. „Zudem wird es bei Sercos III Anpassungen geben, da die Profinet-Spezifikation dort ebenfalls die Basis für die Verkabelung entsprechender Netzwerke bilden soll“, informiert er abschließend.
Inge Hübner
Weitere Informationen unter www.weidmueller.de.