Wo die Ansprüche an die Datenübertragung steigen, kommt heute Ethernet mit 10 GBit/s ins Spiel. Die in der Industrie übliche Konfektionierung von Steckverbindern im Feld kann mit der richtigen Schnellanschlusstechnik auch beim 10-GBit-Ethernet erfolgen. Teilnehmer mit hohen Datenraten können so problemlos in die automatisierungstechnische Lösung integriert werden.

Als neue Ebene hat sich das „Integrated Automation Network" etabliert, das für Ethernet mit 10 GBit/s zukunftssicher ausgelegt ist. Dieses Netz verbindet alle Teilnehmer untereinander, bindet weitere Teilnehmer in die Automationsaufgaben ein und ermöglicht die Kommunikation zum Unternehmensnetzwerk. Mit seiner automatisierungstechnischen Aufgabenstellung unterliegt dieses Netzwerk den gleichen schwierigen Umweltbedingungen wie die Feldbuskommunikation.

Im Gegensatz zu Fast-Ethernet (100Base-T) arbeitet das 10-GBit-Ethernet (10GBase-T) mit einem Signalabstand von 133 mV statt 1 V, industrielle Störquellen können also viel leichter die Datenübertragung unterbrechen, was eine sorgfältige Schirmung verhindern muss. Damit Gase nicht zur Korrosion an Kontakten und damit zu einem Ausfall der Verbindung führen, müssen die Oberflächen hochwertig sein. Komponenten aus dem Büroumfeld erfüllen diese Anforderungen nicht, sie sind für den Einsatz im industriellen Umfeld ungeeignet.

Cat6A ist nicht gleich Cat6_A

Nach ISO/IEC TR24750 kann ein vorhandenes Netzwerk für 10-GBit-Ethernet durch Tests qualifiziert werden. Bei guten Cat6-Komponenten, sorgfältiger Verlegung und kurzen Channel-Längen kann dies zutreffen. Einige am Markt erhältliche Komponenten mit Bezeichnungen wie „für 10 Gbit Ethernet geeignet" beziehen sich auf diesen Standard. Dabei handelt es sich aber nicht um Cat6_A-Komponenten. In einer individuell geplanten Verkabelungsstrecke können sie nicht eingesetzt werden, da sie diese Leistung nur in der getesteten Konfiguration bringen.

Im Standards ISO/IEC 11801 werden die Anforderungen an Cat6A-Komponenten für 1 bis 500 MHz ohne Qualitätsreduzierung spezifiziert, die im Class E_A-Channel eingesetzt werden und damit in allen möglichen Konfigurationen 10GBase-T übertragen können. Die geplante Auslegung eines neuen Channels - ohne das Risiko einer gestörten Datenübertragung - ist nur mit Cat6_A-Komponenten möglich. Nur Channel, die auf dieser Basis gestaltet werden, ermöglichen eine zuverlässige Datenübertragung im störanfälligen Industriebereich - dafür steht das tiefgestellte A.

RJ45 für den Schaltschrank

Neben den Leitungen sind die eingesetzten Steckverbinder die wichtigsten Komponenten im Channel. Sie müssen den Erfordernissen der Umwelt gerecht werden, mit den verlegten Leitungen anschließbar sowie einfach nach der gleichen Farbcodierung zu installieren sein. Beim Einsatz in Gehäusen und Schaltschränken kann das bekannte Steckgesicht des RJ45 bis hin zu Cat6_A weiterverwendet werden. Das ist auch im Service-Fall vorteilhaft, da etwa Notebooks sofort eingesteckt werden können.

Von außen kommende Leitungen werden erst im Schaltschrank mit dem RJ45-Steckverbinder konfektioniert. Hier ist eine Schnellanschlusstechnik gefragt, die dem Monteur die Arbeit erleichtert. Dazu gehört der Verzicht auf Spezialwerkzeug und die sichere Gestaltung des Anschlusses mithilfe einer einfachen und kurzen Aderführung. Obwohl sich die Konfektionierung für den Monteur recht einfach gestaltet, bewirkt die durchdachte Konstruktion des Steckverbinders eine hohe Qualität bei der Datenübertragung, wozu eine umfassende Schirmung und hochwertige Kontaktmaterialien ihren Beitrag leisten.

Geschützte RJ45- und M12-Steckverbinder im Feld

Im Feld sind die Maßnahmen aufwendiger - durch ein Schutzgehäuse wird der RJ45 für die Schutzart IP65/67 aufgewertet. Am Markt haben sich mehrere Bauformen durchgesetzt, die jeweils für bestimmte Netze definiert sind, wie etwa der Push-Pull-Steckverbinder nach IEC 61076-3-117 für Profinet. Der RJ45 ermöglicht auch hier einen schnellen und einfachen Anschluss der Leitung im Feld mit der gleichen Beschaltungstechnik - damit ist Cat6_A auch in der Feldverkabelung genauso einfach möglich.

Mit dem X-codierten M12-Steckverbinder von Phoenix Contact wird die Übertragung von bis zu 10GBase-T in allen Konfigurationen des Channels möglich. Vorkonfektionierte Leitungen kommen in Maschinen und Anlagen zum Einsatz, in denen die Verlegelänge vorher bekannt ist. Für die einfache Installation im Feld kommt in diesem M12, der gemäß IEC 61076-2-109 genormt und auch von der PNO zur Verwendung in Profinet-Netzwerken vorgesehen ist, ebenfalls eine Schnellanschluss-technik zum Einsatz. So wird auch mit dem M12 durch wenige einfache Handgriffe seitens des Monteurs ein Cat6_A-Steckverbinder prozesssicher konfektioniert, ebenfalls mit hochwertigen Kontaktmaterialien und Schirmungskomponenten.

Fazit

Maschinen und Anlagen nutzen heute Fast Ethernet. Kameras zur Qualitätsinspektion, Server zur Dokumentation von Qualitätsdaten, Scanner zur Identifizierung der Bauteile sowie die Kommunikation mit den Systemen der Fabriksteuerung erfordern höhere Datenübertragungsraten. Mit dem Konzept des Integrated Automation Network können diese Automationsteilnehmer in die raue Industrieumgebung integriert werden. Industrielle Netzwerke wie Profinet haben dieses Konzept bereits in ihre Verkabelungsrichtlinien übernommen. Quickon und Piercecon - die Schnellanschlusstechniken von Phoenix Contact - ermöglichen hierfür eine einfache Beschaltung für das 10-GBit-Ethernet nach Cat6 A.