Optische Verbindungstechnik für die Feldebene der smarten Fabrik Diamond Systems bietet FlexMile-System - wirautomatisierer

Optische Verbindungstechnik für die Feldebene der smarten Fabrik

Diamond Systems bietet FlexMile-System

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Durch intelligente Produktionsprozesse, in denen alles mit allem vernetzt ist, werden sowohl die Datenraten als auch das Datenaufkommen sprunghaft zunehmen. Deshalb muss die Kommunikation in der Feldebene leistungsfähiger werden, wozu auch innovative optische Verbindungstechnik wie etwa das FlexMile-System von Diamond beitragen wird.
Andreas Kohl, Geschäftsführer Diamond, Leinfelden-Echterdingen
Aufgrund des ständig wachsenden Bedarfs an Bandbreite und Übertragungsgeschwindigkeit wird die Glasfaser zunehmend näher zum Endverbraucher und damit in die Feldebene vordringen. Glasfaser-Lichtwellenleiter übertragen Daten und Signale störungs- und verlustfrei bis zu 600 km weit zwischen Maschinen und Gebäuden. Auch zur Messung und Erfassung physikalischer Größen wie Abständen, Höhenprofilen oder Farben dient die Glasfasertechnologie. Aufgrund der technischen Eigenschaften haben Glasfasern viele Vorteile gegenüber herkömmlicher Vernetzung unter anderem für Anwendungen in Bergwerken, Industrieanlagen, Häfen, Chemieindustrien, Aufbereitungsanlagen, Flughäfen, U-Bahnen oder Bahnhöfen.
Bei der Anbindung industrieller Anlagen zum Zweck der Überwachung, Messung, Programmierung und Steuerung ist Zuverlässigkeit zwin-ggend erforderlich. Mit Lichtwellenleitern funktioniert die Kommunikation störungsfrei auch unter erschwerten Bedingungen. Gerade beim Einsatz in der Nähe von Motoren oder anderen elektromagnetischer Störquellen spielt die Glasfaser ihren Vorteil gegenüber der Kupferleitung aus. Sie fängt keine Störungsspitzen ein und stört selbst nicht die Umgebung. So müssen Energieversorger beispielsweise technische Einrichtungen oft über große Distanzen verbinden. Die Glasfaser kann Signale ohne zwischengeschaltete Verstärker störungsfrei und abhörsicher auch in störverseuchter Umgebung über hunderte Kilometer hinweg transportieren.
Gerade in industriell genutzten Netzwerken kann es zu Überspannungen kommen. Während Kupfernetze dadurch beschädigt werden und zu Produktionsausfällen führen, bleibt ein Glasfasernetz voll betriebsbereit. Da bei der Trennung, beim Kabelbruch oder bei der Steckerkonfektionierung keine Funkenbildung droht, ist die Glasfaser problemlos zur Füllstandkontrolle oder zum Prüfen der Zusammensetzung von Gasen oder Flüssigkeiten unter anderem in den Ex-geschützten Bereichen chemischer Betriebe geeignet.
Bestmögliche Übertragungsqualität
Die Steckverbinder des FlexMile-Systems, das speziell für extreme Umgebungsbedingungen konstruiert wurde, sind sowohl mit vorkonfektionierten Single- und Multimode-Fasern als auch für den Anschluss im Feld verfügbar. Die Einfügedämpfung beträgt bei Singlemode-Fasern lediglich 0,1 dB. Außerdem sind Mehrkanal-Ausführungen verfügbar, die durch einen speziellen Einsatz variabel mit optischen und elektrischen Kontakten bestückt werden können. Diese Steckverbinder ermöglichen nicht nur Infrastrukturen für Hochleistungs-Netzwerke mit mehr als genug Reserve für künftige Anwendungen, sondern auch vielseitige Einsatzszenarien wie etwa eine Spannungsversorgung von Endgeräten via PoE+.
Die Einfügedämpfung hängt vom lateralen Versatz der Faserkerne ab. Bei einer Abweichung von 0,1 µm beträgt sie 0,1 dB und steigt dann exponentiell an. Um die Lichtwelle mit einem geringen lateralen Versatz übertragen zu können, sind die FlexMile-Steckverbinder nach dem Stift-Hülse-Prinzip konstruiert, bei dem die beiden Stifte, die die Fasern halten, durch eine Führungshülse präzise zusammengebracht werden. Das ist aber sozusagen nur die halbe Miete. Denn die Stirnflächen der Fasern müssen auch einen optimalen Kontakt gewährleisten. Deshalb werden sie konvex poliert, und zwar mit einem balligen Radius von 15 mm, an dessen höchstem Punkt sich der 9 µm dicke Faserkern befindet.
Damit jeder Steckverbinder exakt diese Parameter aufweist, hat Diamond die sogenannte Kern-Kern-Zentrierung entwickelt. Bei diesem Verfahren wird auf einer Maschine die Bohrung, die anfangs erforderlich ist, um die Faser einzukleben, zunächst rundherum verschlossen. Anschließend werden der optische und der geometrische Kern der Faser vermessen und dann der Titan-Einsatz der Ferrule, in dem die Faser sitzt, mit einem Prägestempels so verformt, dass sich die beiden Kerne aufeinander zubewegen. Da dieser Prozess an der Maschine visualisiert wird, können sie mit einer Restexzentrizität von 0,125 µm positioniert werden.
Im Feld konfektionierbar
Die Kern-Kern-Zentrierung ist auch eine wichtige Voraussetzung für die Mehrkanal-Steckverbinder des FlexMile-Systems. Denn wenn die Kanäle unterschiedliche Dämpfungen aufweisen, was bei manchen Herstellern immer wieder vorkommt, ist ein solcher Steckverbinder eigentlich unbrauchbar, da es sich im Prinzip um vier verschiedene Kanäle handelt. Bei den Mehrkanal-Steckverbindern von Diamond sind die Dämpfungsunterschiede aufgrund des hochpräzisen Fertigungsverfahrens dagegen so minimal, dass sich mit ihnen bis zu vier Kanäle auf einmal stecken lassen.
Die Fasern der FleMile-Steckverbinder befinden sich, wie bereits erwähnt, in Keramik-Ferrulen mit Titan-Einsatz, die wiederum in einem aufklappbaren Gehäuse, dem sogenannten Alberino, stecken. Für die Konfektionierung im Feld gibt es Alberinos mit einem Mini-Pigtail, das durch die seit vielen Jahren bewährte Fusion-Technik mit den Fasern verschmolzen werden kann. Um eine extrem niedrige Dämpfung zu gewährleisten, ist das Pigtail vorne am Stift optimal ausgerichtet und hinten exakt gebrochen. Da die Fasern nach dem Spleißen noch keine Ummantelung haben, befindet sich in den Alberions ein Gel, das sie vor Feuchtigkeit schützt. Um das Pigtail mit den Fasern zu verschmelzen, werden mittlerweile von verschiedenen Herstellern portable Spleißgeräte angeboten. ge
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