Redundante optische Ringnetze für hohe Maschinenverfügbarkeiten Lichtwellenleiter von Helukabel - wirautomatisierer

Redundante optische Ringnetze für hohe Maschinenverfügbarkeiten

Lichtwellenleiter von Helukabel

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Helukabel bietet nicht nur umfassende Beratung, sondern auch fertig konfektionierte Glasfaserleitungen, denn zur Konfektionierung von Lichtwellenleitern gehört teures Equipment, Know-how sowie Erfahrung. Genutzt wird dieses Angebot beispielsweise vom Maschinen und Analgenbauer Coperion, da häufig bereits die räumliche Ausdehnung einer Maschine die Wahl zwischen Kupfer- oder Glasfaser-Kabel bestimmt.

Jürgen Berger, Leiter Fachbereich Daten-, Netzwerk- & Bustechnik, Helukabel

Coperion ist einer der weltweiten Markt- und Technologieführer von Extrusions- und Compoundiersystemen sowie Schüttgutanlagen, die in der Kunststoff-, Chemie-, Nahrungsmittel- und Aluminiumindustrie eingesetzt werden. Hauptprodukte sind Doppelschneckenextruder zur Kunststoffherstellung. Gesamt umfassen die Anlagen – vom vorgelagerten Reaktor zur Polymerisation der Kunststoffe bis zu den Silos zur sortenreinen Lagerung der Compounds – ein ganzes Areal mit mehrstöckigen Fabrikhallen. Hier werden Leitungslängen von 1,5 km und mehr erreicht, was diese Anwendung für den Einsatz von Lichtwellenleitern (LWL) prädestiniert. Coperion setzt dabei auf redundante optische Ringnetze, um höchste Anforderungen an die Maschinenverfügbarkeit zu erfüllen. Bei der Auswahl der geeigneten LWL vertraut der Maschinen- und Anlagenbauer dabei auf das Know-how von Helukabel.
Ausfallsicherheit durch redundantes System
Zur Anwendung kommen die LWL bei Coperion vorwiegend als Netzwerkkabel für eine möglichst ausfallsichere Rechner-Kommunikation innerhalb der Extruder. Von Anfang an war klar, dass sich die Steuerung sowohl über große Entfernungen erstreckt als auch die Netztopologie eine besonders hohe Maschinenverfügbarkeit sicherstellen muss. Die Maschinenkomponenten der Großextruder kommunizieren deswegen in einem redundant ausgelegten optischen Ring. Das bedeutet, dass die hohe Ausfallsicherheit durch eine physische Architektur als gegenläufiger Doppelring sichergestellt wird. Neben dem primären Glasfaser-Ring gibt es einen sekundären Glasfaser-Ring, auf dem der Datenverkehr in die entgegengesetzte Richtung verläuft. Im normalen Betrieb ruht der Datenverkehr auf dem Reservering. Fällt ein Teilnehmer oder sogar ein Abschnitt des LWL aus, läuft der Datenverkehr auch über den Reservering. Vor und hinter dem ausgefallenen Abschnitt werden die Daten zurückgesendet. Aus der Doppelringstruktur entsteht dann ein einfacher Ring, das Netzwerk im Ganzen wird hierdurch aber nicht unterbrochen. Zusätzlich zur architekturbedingten Ausfallsicherheit des Doppelrings sind die Netzteilnehmer über gemanagte Switche mit dem Netzwerk verbunden. Falls also ein Teilnehmer ausfällt, lässt sich dieser direkt mit dem Switch überbrücken, sodass in diesem Fall noch überhaupt nicht auf den redundanten Reservering zurückgegriffen werden muss. Hierdurch steigt die Fehlertoleranz und das Doppelring-Netzwerk verkraftet mehr als einen Ausfall. Zudem erhält man damit eine Infrastruktur, in der sich alle Netzwerk-Komponenten im laufenden Betrieb warten und austauschen lassen.
Kupfer- oder Glasfaser-Kabel?
Je länger die Strecke ist, die ein Datenkabel zu überbrücken hat, desto eher kann ein LWL seinen Reichweiten-Vorteil ausspielen: Bei der Datenübertragung via Kupfer ist bei einer maximalen Segmentlänge von 100 m Schluss. Danach muss aufgrund der Dämpfung ein Repeater zwischengeschaltet werden. Allein die räumliche Ausdehnung einer Maschine determiniert somit häufig bereits die Wahl zwischen Kupfer und Glasfaser.
Bei LWL spielen zudem Potentialunterschiede keine Rolle, was beispielsweise bei Coperion von Vorteil sein kann, da das Unternehmen mit den Extrudern nur einen Teil der Gesamtanlage liefert und es zu Potentialunterschieden mit anderen Teilen kommen kann. Darüber hinaus bietet die Glasfaser, verglichen mit der elektrischen Übertragung durch Kupfer, eine weitaus höhere Übertragungsrate, es findet keine Signalstreuung auf benachbarte Fasern statt und die Faser wird als optischer Leiter nicht elektromagnetisch beeinflusst. Dementsprechend ist es auch möglich, sie elektromagnetisch verträglich gemeinsam mit Leistungskabeln zu verlegen, solange der LWL-Leiter ohne metallische Bewährung ausgeführt ist.
Doch so klar die Übertragung darüber auch ist, so anspruchsvoll ist das hochreine Glas in der Handhabung: In Abhängigkeit vom Biegeradius entstehen schnell hohe Biegeverluste durch das Abstrahlen von Lichtleistung aus dem Kern in den Mantel, der einen geringeren Brechungsindex aufweist. So können beim Verbinden von Fasern mittels Steck- und Spleißverbindungen erhebliche Einfüge- oder Koppelverluste entstehen, weshalb zur Konfektionierung von LWL teures Equipment, Know-how und Erfahrung gehören.
Konfektionierte LWL inklusive Anschlusstechnik
Helukabel liefert nach Wunsch bereits konfektionierte LWL inklusive Anschlusstechnik aus dem umfangreichen Programm von Helucom Connecting Systems. Je nach Anwendung werden die Kabel mit einem passenden Aufteilkörper verbunden, der die Fasern aus dem Bündeladerkabel ohne Spleißungen in einzelne Simplexkabel führt, die wiederum mit werkskonfektionierten Steckern abgeschlossen sind. Zuletzt wird der Übergang vom Kabelmantel zum Aufteilkörper mit Polyamid vergossen, was die typische Kabelschwachstelle deutlich robuster macht als ein ansonsten häufig benutzter Schrumpfschlauch. Das mitgelieferte Messprotokoll gibt Auskunft über die Übergangsdämpfung des fertig konfektionierten Kabels. Martin Wurz, Elektrokonstrukteur Large Extruders bei Coperion, schätzt die direkte Zusammenarbeit mit Helukabel: „Wo bekommen wir eine bessere Beratung als von der Fachabteilung des Kabelherstellers selbst? Natürlich müssen wir unsere Anforderungen an den LWL schon gut definieren können. Dann aber kann ich mich darauf verlassen, dass Helukabel die optimale Konfiguration vorschlägt und der Kundenbetreuer sich im Spezialfall direkt bei der eigenen Entwicklungsabteilung erkundigt.“ ik
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