HARTING Handbuch
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HARTING Handbuch Strukturierte Netzwerkverkabelung in der Industrie People | Power | Partnership People | Power | Partnership 1. ANWENDUNGSBEREICHE FÜR STRUKTURIERTE VERKABELUNG 9 3 11 2 12 4 5 6 1 7 3 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) 1. 10 1 Industriegebäude, Fertigungshallen 2 Kraftwerke, Energieverteilung 3 Wind- und Solarparks 4 Stadien, Sportstätten, Eventhallen 5 Flughäfen, Gepäckbeförderung, Cargo- und Logistikbereiche 6 Bahnhöfe, Züge, Bahneinrichtungen 7 Sicherheitstechnik, Außeninstallationen 8 Kreuzfahrtschiffe, Handels- und Forschungsflotten 9 Messehallen, Ausstellungsgelände 10 Baumärkte und Verkaufsflächen 11 Anbindung von Basisstationen und Antennen 12 Universitäten, Institute und Labore 13 Häfen, Logistikunternehmen, Zoll 14 Büro- und Verwaltungsgebäude 8 13 14 13 People | Power | Partnership 4 EINLEITUNG KAPITEL 1 Strukturierte Verkabelung KAPITEL 2 Standardisierung KAPITEL 3 Planungsrichtlinien KAPITEL 4 Installationsrichtlinien KAPITEL 5 Schirmung und Erdung ANHANG Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste INHALT EINLEITUNG Einleitung 01-02 KAPITEL 1 Strukturierte Verkabelung 03-14 KAPITEL 2 Standardisierung 15-28 KAPITEL 3 Planungsrichtlinien 29-52 KAPITEL 4 Installationsrichtlinien 53-78 KAPITEL 5 Schirmung und Erdung 79-92 ANHANG Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste 93-108 EINLEITUNG Einleitung Einleitung Hilfe!!! Warum ein Handbuch Strukturierte Netzwerkverkabelung helfen kann Gutes Planen nützt, vor allem spart es Kosten, gerade in der Investitionsgüterindustrie, und gerade auch in der Infrastruktur von Gebäuden. Dieses Handbuch hilft. Zwei alltägliche Geschichten und ihre teuren Folgen Fall 1: Es macht einen gewaltigen Eindruck, das neue Unternehmensgebäude. Produktionshallen und Verwaltung beweisen die Leistungsfähigkeit des Unternehmens – nur im Detail, da hapert es: Seit dem Beginn der Planung sind einige Jahre vergangen. Die Leistungsfähigkeit der IT hat sich seitdem vervielfacht – aber die Infrastruktur des Unternehmens ist darauf nicht eingerichtet. Die Konsequenz: Entweder Einbußen bei der Produktivität oder teure Nachrüstungsmaßnahmen, um Übertragungsraten im Gigabit-Bereich erreichen zu können. Wer trägt Schuld? Niemand wirklich. Die Beteiligten haben nur nicht genug miteinander geredet und Basisanforderungen der einen Abteilung waren der anderen nicht bekannt. Ein teuer bezahlter Lernprozess. Fall 2: Die Mittel sind immer knapp und werden es bleiben. Dennoch muss im Unternehmen eine neue IT installiert werden, d. h. heißt neue Kabel, neue Router, neue Server, neue Schaltschränke, neue Verteilstationen usw. Die Investitionen gehen in die Millionen. Und das alles nur, damit alles schneller gehen kann? Ja, denn die Konkurrenz schläft nicht und die Entwicklung ist rasant, egal in welcher Branche. Klar ist auch, gekauft wird, was „state-of-the-art“ ist. Aber wenn es zwei Angebote gibt, wird das günstigere genommen, auch wenn der Leistungsumfang geringfügig schlechter ist. Nur stellt sich nach wenigen Betriebsmonaten heraus, in denen an der IT weiter gebaut wird, dass die gewählte Infrastruktur den Anforderungen der neuen Applikationen nicht genügt. Zwei Werkhallen sind bei der neuen Verkabelung überhaupt nicht berücksichtigt worden. Eine People | Power | Partnership barrierelose Kommunikation zwischen den IT-Welten ist nicht gegeben. Die Übertragungsraten sind zu gering. Die Konsequenz: Es kommt zu Fehlermeldungen. Schnittstellen müssen manuell eingerichtet werden. Die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems trifft die Erwartungen nicht. Die maschinelle Ausstattung kann nicht annähernd ausgelastet werden, womit gewährleistete Liefertermine und Qualitätsstandards nicht gehalten werden können. Die Gefahr: Kunden werden enttäuscht, Aufträge gehen verloren, die gestellten Wachstumsziele werden verfehlt. Planen hilft Auch hier: Wer ist schuld? Niemand ganz, aber alle ein bisschen: Und vor allem sind Investitionen nicht auf ihre mittelfristigen Konsequenzen geprüft worden. Sinnvoller zu investieren bedeutet, auf Dauer Kosten zu sparen. Was hat das mit dem Handbuch Strukturierte Netzwerkverkabelung zu tun? Alles, denn dieses Handbuch hilft Ihnen, solche schlechten und teuren Erfahrungen zu vermeiden, womit wir zum eigentlichen Thema kämen. Kommunikation, egal ob in menschlicher Sprache oder in Bezug auf Daten, gehört heute zu den wichtigsten Bausteinen unserer Gesellschaft. Daran hat auch das Aufkommen der in ihrer Frühzeit Elektronengehirne genannten Computer nichts geändert. Ganz im Gegenteil. Computer, ihre Peripherie und ihre Vernetzung bilden das Fundament der modernen Gesellschaft. Sie sind nirgendwo mehr wegzudenken, sie sind Wissensspeicher, Werkzeug, Spielobjekt, Produktionsmittel und Kommunikations-medium in einem. Kein Privathaushalt, kein Büro und keine Maschinenhalle mehr ohne Elektronik – von ihr hängen Wohlstand, Erfolg und Produktivität unserer Gesellschaft weitgehend ab. Seitdem Computer vernetzt werden, rückt das Zusammenspiel der einzelnen Bausteine in den Vordergrund. Solange mit einem solitären Computer lediglich eine Maschine gesteuert werden musste, waren Normen und Standards uninteressant. Knappe Mittel fordern gute Vorbereitung Kooperation 1 Einleitung Synchronisieren Das änderte sich mit der Vernetzung – worüber Sie im Folgenden das Wesentliche erfahren werden. Worauf es an dieser Stelle ankommt ist, dass Netzwerk, Steuerung, Schaltstellen und Applikationen miteinander synchronisiert werden müssen, um funktionieren zu können. Um das zu gewährleisten, setzen Netzwerkplaner und -administratoren auf die Strukturierte Verkabelung. Mit einer präzisen Abstimmung aller Komponenten, die nach einem engen und verbindlichen Normengerüst vorgenommen wird, sind Netzwerke enorm leistungsfähig und zuverlässig. Spätestens mit der Integration von Büro IT und Automation IT im Ethernet, die sich in der Industrie durchsetzt, wird die Strukturierte Verkabelung zum technischen und organisatorischen Muss. Offenheit Strukturierte Verkabelung Hinzu kommt die prinzipielle Offenheit der Strukturierten Verkabelung, die zu enormen wirtschaftlichen Vorteilen führt: Das rasante Wachstum der Datenmengen einerseits und die zunehmende Präzisierung der Anlagensteuerung anderseits lassen die Notwendigkeit wachsen, die Verkabelung frühzeitig auf kommende Anforderungen auszurichten. Immer wieder wird eine rasche und kostengünstige Umrüstung notwendig. Aus diesem Grund ist die Strukturierte Verkabelung zum einen offen ausgelegt, zum anderen sind Lösungen wie HARTING FTS (Fast Track Switch) geboten, die die Priorisierung von Automatisierungsbefehlen ermöglichen. Was wird Ihnen geboten? Im Folgenden werden Sie in fünf Kapiteln in die Strukturierte Verkabelung eingeführt. Kapitel 1 schildert den Hintergrund, die Entstehungsgeschichte und die Eckelemente der Strukturierten Verkabelung. Zudem werden Komponenten der Strukturierten Verkabelung erläutert. In Kapitel 2 geht es um die Frage der Standardisierung, die die Basis der Strukturierten Verkabelung stellt. Ohne sie ist eine einheitliche und offene Verkabelungstechnologie nicht möglich. Kapitel 3 dreht sich um die Richtlinien, die bei der Planung der Strukturierten Verkabelung beachtet werden müssen. Sie agieren hier in einem streng normierten Bereich, dessen Regeln Sie strikt folgen sollten. Kapitel 4 geht den Schritt in die Umsetzung: Hier werden Sie in die Installationsrichtlinien für die Strukturierte Verkabelung eingeführt. Kapitel 5 kommt auf ein Sonderthema der Verkabelung zu sprechen, auf Schirmung und Erdung. Das Handbuch ist ebenso zur durchgehenden Lektüre als auch als Nachschlagewerk angelegt. Es ist ein Praxishandbuch. Die Struktur soll Ihnen helfen, sich rasch zurecht zu finden. Mit Register und Glossar lässt sich das Handbuch leicht erschließen. Es soll und wird Ihnen die Arbeit bei der Planung und der Realisierung von Strukturierten Verkabelungen erleichtern. Ihre HARTING Technologiegruppe 2 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) KAPITEL 1 Strukturierte Verkabelung 1 Strukturierte Verkabelung 1. Strukturierte Verkabelung Das Konzept: Was haben Sie vom Handbuch Strukturierte Netzwerkverkabelung? Die Konzipierung, Planung und Umsetzung von Datennetzwerken gehört heute in industriellen, organisatorischen oder administrativen Bereichen zu den anspruchsvollsten und zugleich alltäglichen Aufgaben. Die schnelle Entwicklung von Netzwerken und Applikationen, das rasche Wachstum von Aufgaben und die immer höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit von Daten, ja auch die zunehmende Komplexität stellen Netzwerke und ihre Administratoren vor immer neue Aufgaben und Anforderungen. Maschinenbauunternehmen ebenso wie Unternehmen der Medienbranche, Verwaltungen ebenso wie Unternehmen im Consumerbereich sind ohne eine leistungsfähige Datenverarbeitung heute nicht mehr denkbar. Damit Industrie, Handwerk, Handel, Verwaltung und Konsumenten ihre Aufgaben erfüllen und Vorhaben umsetzen können, brauchen sie belastbare, leistungsfähige und funktionierende Datennetzwerke, die schnell und reibungslos an neue Anforderungen angepasst werden können. Dieses Handbuch wendet sich an Planungsunternehmen, an Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, deren Aufgabe die Planung, Umsetzung und Wartung von Datennetzwerken ist. Sie so einfach wie möglich, so leistungsfähig wie nötig und so belastbar, wie sie gebraucht werden, anzulegen, ist eine sich immer wieder neu zu stellende Aufgabe, bei der dieses Handbuch weitreichende Hilfestellungen bietet. Insbesondere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, die für den Aufbau und die Erweiterung von Datennetzen in den industriellen oder industrienahen Bereichen verantwortlich sind, werden mit diesem Handbuch bei der Planung zukunftssicherer Netzwerkinfrastrukturen unterstützt. Die Angaben und Hinweise dieses Handbuchs folgen strikt den internationalen Standards für die Strukturierte Verkabelung nach ISO/IEC 11801 und EN 50173 sowie deren Detailregelungen. Darüber hinaus werden die stetig steigenden Anforderungen an Datensicherheit und Netzwerkverfügbarkeit berücksichtigt. People | Power | Partnership Die strenge Ausrichtung an internationalen Normen und Standards in diesem Handbuch erlaubt es zudem den Nutzern des Handbuchs, bereits vorhandene Datennetzwerkverkabelungen weiterhin einzusetzen und – mehr noch – darauf aufzubauen. Das Handbuch ist also auf den größtmöglichen Nutzen des Anwenders ausgerichtet. Vorhandene Infrastrukturen sollen erhalten werden können, um die Wirtschaftlichkeit der Netzwerkverkabelung zu optimieren und die Arbeit der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter vor Ort weiter zu erleichtern. Erfahrung nutzt: Das Handbuch Strukturierte Netzwerkverkabelungen baut auf den umfangreichen praktischen Erfahrungen aus der Industrieverkabelung und aus dem Aufbau von Infrastrukturen für Anlagen und Produktionshallen auf, die in der HARTING Technologiegruppe gebündelt vorliegen. Sich auf die HARTING Erfahrung zu stützen und dieses Handbuch zu nutzen, hilft Umwege und unnötige Irrwege zu vermeiden. Sie profitieren damit von der Erfahrung des HARTING Know-how-Pools mit vielen tausend Mitarbeitern. Belastbare Datennetzwerke Außerdem haben wir mit diesem Handbuch eine Grundsatzentscheidung getroffen: Bei der Konzeption der Datennetzwerke werden Netz und Applikation getrennt. Das heißt, dass das Datennetzwerk für unterschiedlichste Applikationen nutzbar wird und nicht nur auf den Datentransfer reduziert ist. Stichworte wie Voice over Internetprotokoll (VoIP) – auch Internettelefonie genannt – machen anschaulich, welche Potenziale damit nutzbar werden. Damit können das passive Netz (Verkabelung), das aktive Netz (Switches, Geräte) und die darauf laufenden Anwendungen (Protokolle, Software) unabhängig voneinander konzipiert, beschafft und betrieben werden, ohne an Funktionalität oder Sicherheit einzubüßen. Zukunftssichere Netzwerkstruktur 3 1. Strukturierte Verkabelung Profil-spezische Verkabelung Beispiel PROFINET Verkabelung wird ausschließlich für die Applikation PROFINET genutzt Sternvierer PROFINET Typ A, 4 x AWG 22/1 Kat. 5 4-adrig Strukturierte Verkabelung Beispiel nach ISO/IEC 24702 Verkabelung wird für mehrere, unterschiedliche Applikationen genutzt PIMF 4 x 2x AWG 22/1 Kat. 7 8-adrig Abb. 1.1: Trennung von Applikation und Netz Nutzen steigern, Kosten senken Der Nutzen liegt auf der Hand. Das Netzwerk wird ein universelles Kommunikationsmedium, dessen Nutzungsdauer enorm vergrößert wird. Das senkt Kosten und hilft Aufwand zu mindern, wie er durch Schulung bei jedem Technikwechsel oder durch die Neuverlegung von Leitungen unvermeidlich würde. Mehr noch, die Leistungsfähigkeit des Netzwerks kann auf diese Weise deutlich gesteigert werden, denn auch zukünftig notwendige oder sinnvolle Applikationen können ohne Änderungen am Netz sofort integriert werden. Offene Netzwerke als Lösung Die Basisidee ist: Netzwerke werden offen angelegt, offen für eine künftige Entwicklung, deren Details niemand vorhersehen kann. Voraussetzungen dafür sind neben einer vorausschauenden Planung auch der Mut, für die Zukunft vorzubauen. Dieser Mut ist besonders bei Investitionsentscheidungen gefragt, und zwar dann, wenn die zuständigen Entscheider abzuwägen haben zwischen den 4 Anschaffungskosten einerseits und den Betriebs- sowie Folgekosten andererseits. So können höhere Anschaffungskosten sich bereits binnen kurzer Frist amortisieren, wenn • sie zu geringeren Folgekosten führen, • neue Anforderungen ohne Weiteres umsetzbar sind, • das schnelle technologische Wachstum vom Netzwerk selbst getragen werden kann. Obwohl der Zusammenhang zwischen Leistungsumfang, Anschaffungskosten und Folgekosten bekannt ist, haben es die Beschaffungsabteilungen von Unternehmen nicht einfach, wenn sie höhere Anschaffungskosten durchsetzen wollen. Trotzdem lohnt es sich, an dieser Stelle tiefer in die Diskussion einzusteigen. Sieht man sich Aufwand und Kosten über die Laufzeit des Netzwerks etwas näher an, dann ist es plausibel, dass man, will man Netzwerke nachhaltig und effizient betreiben, einen Ansatz wählen muss, der Anschaffungskosten neben Betriebs-, Service- und Aufrüstungskosten setzen muss. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Strukturierte Verkabelung 1. Entwicklung der Betriebskosten bei Einsatz einer bedarfsgerechten Verkabelung Einsparung der Betriebskosten bei Installation einer zukunftsorientierten Verkabelung Kosten Investition Nutzungsdauer in Jahren 0 4 Inbetriebnahme der Verkabelungsanlage Aufschalten zusätzlicher Dienste 8 Erweiterung der Anlage 12 16 Umbau von Teilen der Anlage Abriss der Verkabelungsanlage Abb. 1.2: Anschaffungs- kontra Betriebskosten Nur eine umfassende Kostenbetrachtung ist wirklich ökonomisch. Wer nur die Anschaffungskosten plant, springt zu kurz. Produkte kennen Muss das Netzwerk unter hoher Auslastung gefahren werden, können Einschränkungen im Netzwerkbetrieb dann vermieden werden, wenn Reserven zur Verfügung stehen. Ein Konzept, das mit den Reserven des Netzes denkt und sie nutzbar macht, macht das Gesamtnetzwerk schneller, robuster und sicherer. Hinzu kommt, dass eine gute Kenntnis der Produkte, der Applikationen und ihrer Installation den Installationsprozess beschleunigen hilft. Aufwand und Arbeitszeiten auf der Baustelle werden verkürzt, Fehler und damit Neubeschaltungen oder Nacharbeiten werden vermieden. Das senkt Kosten, steigert die Produktivität und verbessert die Qualität der Arbeit – auch für die ausführenden Kolleginnen und Kollegen. People | Power | Partnership Warum ein Handbuch für die Strukturierte Netzwerkverkabelung in industriellen Anwendungen gerade jetzt? Umfassende Kostenbetrachtung Grund hierfür ist in erster Linie die rasante Entwicklung in der Datennetzwerktechnik der letzten Jahre. Im IT- und Office-Umfeld hat diese Entwicklung schon lange zu einer Konzentration von Protokollen, der Vereinheitlichung von Netzwerkstrukturen und zur Fokussierung auf die Strukturierte Verkabelung geführt. Vor zwanzig Jahren war das Bild von unterschiedlichsten Protokolle und auseinander driftenden Netzwerkphilosophien geprägt. Jeder Anbieter auf dem Markt folgte einem eigenen Ansatz, was dazu führte, dass Produkte verschiedener Anbieter nicht im selben Netzwerk eingesetzt werden konnten. Das führte zu hohen Kosten und zu einer Vielzahl unverbunden nebeneinander betriebener Netzwerke und Applikationen. Aus den Stärken der einzelnen Lösungen wurden auf diese Weise Schwächen. Neue einheitliche Standards, die Kooperation der Anbieter und die Kompatibilität ihrer Lösungen und Produkte waren also angebracht. Dieses Bild hat sich mittlerweile grundsätzlich gewandelt. Produkte kennen, Kosten senken 5 1. Strukturierte Verkabelung Statt vieler unterschiedlicher Netzwerkprotokolle, wie Token Ring mit der treibenden Kraft IBM im Hintergrund, FDDI ausgeführt als Doppelring auf Glasfaserkabeln und vorangetrieben von der ANSI, ATM mit AT&T und Alcatel Bell und Ethernet CSMA/ CD von XEROX entwickelt später betrieben durch DEC/Digital, 3Com und natürlich Cisco, hat sich Ethernet in der Industrie und damit im LAN-Bereich durchgesetzt. Alles Geschichte Dezentralität als Trend Grenzenlose Kommunikation Universelles Datenkabel Eine kurze Geschichte von beinahe allem in der Netzwerktechnik Warum ist das so? Die Antwort hat der Markt gegeben. Nachdem die isolierten Lösungen lange das Feld beherrschten, haben die Anwender ernst gemacht und von den Anbietern und Herstellern der verschiedenen Systeme und Produkte eine kompatible Lösung gefordert, die Networking wirklich möglich macht. Damit aber wurde erst die wahre Stärke der Netzwerktechnologie erschlossen: Die Möglichkeit, alle Komponenten, Applikationen oder Elemente eines Geräts oder eines Systems miteinander zu verbinden, seine Daten zu erfassen und auszuwerten und die Geräte zu steuern. Kompatibilität aber war bei den unterschiedlichen Netzwerklösungen nicht gegeben. Sowohl die aktive Technik (Repeater, Hubs, Switche) als auch die Verkabelung (Steckverbinder, Kabel und passive Verteiler) funktionierten immer nur im Rahmen einer bestimmten Netzwerkphilosophie und schlossen andere definitiv aus. Auch nachdem sich im Laufe der Zeit verschiedene Protokolle in einem Netz durch den Einsatz von Routern oder Gateaways verbinden ließen, wurde das Problem nicht aus der Welt geschafft, nutzte doch jede LAN-Philosophie weiterhin ihre spezifischen Steckverbinder und Kabel. Außerdem war diese Lösung nicht elegant und einfach, sondern machte Netzwerke komplex. Für ihren Aufbau musste hoher Aufwand betrieben werden. Auch die Fehlerquote stieg. Drastisch sichtbar wird das im Vergleich zwischen Token Ring und Ethernet. IBM baute Token Ring mit den sog. Typ-1-Kabeln auf 150-Ohm-Basis auf. Abge- 6 schlossen wurden die Kabel mit dem IBM MIC-Stecker – einem 4-poligen geschirmten Hermaphrodit, also Stecker und Gegenstecker in einem. Ganz anders beim Ethernet. Hier dominierten anfänglich Koax-Kabelkonstruktionen, also unsymmetrische Kabel mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm. Diese wurden auf Rundsteckverbindern der Bauarten RG58 (Cheapernet) oder RG11 (Thick Ethernet/Yellow Cable) abgeschlossen. Ein wie immer gearteter Zusammenschluss beider Systeme, zumindest in einem Kabelnetz, war von vornherein zum Scheitern verurteilt. Das aber war auf Dauer kein haltbarer, weil kein ökonomisch und technisch sinnvoller Zustand. Die Zeit und die technische Entwicklung überholten diesen Ansatz. Die Datennetzwerktechnik entwickelte sich zu immer stärker dezentral organisierten Systemen. Die Zeit des einen großen Rechenzentrums mit diversen E/A-Systemen und speziell den über Multiplexer angeschlossenen Terminals war vorbei. Der Personal Computer (PC) revolutionierte zuerst die Arbeitswelt, später dann auch den Privathaushalt. Mit Einzug des PC in die Bürolandschaft rückten auch die anderen Endgeräte wie Drucker, Telefone und Fax-Geräte ins Zentrum des Interesses. Modular schlüssige Lösungen sollten in der Büroausstattung eingeführt werden. Und das aus gutem Grund. Kommunikation sollte grenzenlos möglich sein. Egal ob Datentransfer zwischen Host und PC, zwischen PC und Drucker oder Kommunikation über Telefon und Fax – es musste eine Infrastrukturlösung gefunden werden, die den Anschluss all dieser Geräte sowie deren einfachen Austausch oder Erweiterung möglich machte. Den entscheidenden Anstoß zum Aufbau einer einheitlichen Netzwerkinfrastruktur lieferte das universelle Datenkabel. Experten aus allen Bereichen der Kommunikationstechnik vereinbarten einen Standard, in dem der kleinste gemeinsame Nenner für die Netzwerkinfrastruktur definiert wurde und schlugen ein universell nutzbares leistungsfähiges HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Strukturierte Verkabelung Datenkabel vor, das mit einem Wellenwiderstand von 100 Ohm sowohl Daten als auch Telefonie abdecken sollte. Konstruktiv verabschiedete man sich vom Sternvierer und wählte die paarige Verdrillung der Adernpaare als zentrales Element. Das Twisted-Pair-Kabel (TP) bot die meisten Optionen, war relativ einfach herzustellen, konnte geschirmte und ungeschirmte Ausführungen abdecken und war – ausgestattet mit vier Paaren oder acht Adern – zukunftsoffen auch für neue Protokolle oder für die Nutzung mehrerer Services parallel. Diese Kabelkonstruktion setzte sich in den nächsten Jahren weltweit in der Datennetzwerktechnik durch und zahlreiche Weiterentwicklungen machten es immer leistungsfähiger. Bis heute gehört es zu den tragenden Säulen der Strukturierten Verkabelung. 1. kommen. Auch in diesem Fall wurde zu Beginn eine Vielfalt als erster Vielzahl proprietärer Verbinder entwickelt, die oft- Schritt mals von der Historie und dem besonderen Knowhow der einzelnen Hersteller geprägt waren. Dazu gehören das heute exotisch anmutende TPS-Modul der Firma KRONE auf Basis der LSA-PLUS-Trennund Anschlussleiste (also auf der Basis klassischer Module aus dem Telefon-/Fernsprechbereich) oder das FKS-Modul von Ackermann. Auch IBM entwickelte den Typ-1-MIC-Stecker weiter zu einer 8-poligen wesentlich kompakteren Version: dem Mini-C-Steckverbinder. Nachdem im Kabelbereich eine Lösung gefunden war, bemühten sich viele Hersteller aus der Verbindungstechnik um installationsfreundliche Lösungen für den Anschluss- und Verteilerbereich – also für all jene passiven Komponenten, die in einem Verteiler, in Auflagepunkten zwischen Verteiler und Anschlussdose oder in einer Anschlussdose selbst zum Einsatz Sternvierer Twisted Pair S/FTP Ader Ader Aderpaar Innenmantel Geflecht- und Folienschirm Folienpaarschirm Geflechtschirm Kabelmantel Kabelmantel Abb. 1.3: Aufbau Sternvierer und TP-Kabel 4-paarig S/FTP People | Power | Partnership 7 1. Strukturierte Verkabelung Ein kleiner Steckverbinder kommt ganz groß raus Der Aufstieg des RJ45 Keine dieser Lösungen hat diese Anfangsjahre überlebt. Das Rennen um die Vorherrschaft im Steckgesicht für Verteiler und Anschlussdosen machte ein kleiner amerikanischer Telefonstecker, der unter dem Namen „Modular Jack“ oder auch „RJ45 Jack“, in seiner Grundform bis heute kaum verändert, überall in der Datennetzwerkwelt zu finden ist. Abb. 1.4: HARTING RJ Industrial® 10G Steckverbinder Einfach, flexibel, preiswert Abb. 1.5: HARTING RJ Industiral® IP 20 Steckverbinder Dazu kam, dass der RJ45 relativ einfach aufgebaut ist und aus wenigen Einzelteilen oder zumindest Gleichteilen (so waren am Anfang alle acht Kontakte exakt identisch) bestand, die preiswert herzustellen sind und automatisiert zusammengebaut werden können. Der Preis für diese Lösung war von Anfang an vielversprechend. All diese Faktoren machten ihn zum Favoriten für ein Massenprodukt – RJ45 war also genau das, was der Markt brauchte. Bliebe noch die Performance. Hier gab es anfangs die größten Bedenken. Wie sollte ein kleiner Telefonstecker schnelle Daten transportieren? Aber auch hier wurden zügig Lösungen gefunden. Der einfache Aufbau des RJ45 erwies sich als ergiebiges Feld für Neuerungen, Ergänzungen und Weiterentwicklungen. Unzählige Patente, der Einsatz neuer Materialien und Oberflächen und letztlich auch die Erweiterung um kleine Leiterplatten mit erstaunlich leistungsfähigen Kompensationen zeugen vom Potenzial dieses Steckgesichts. Ergiebiges Feld für Neuerungen Abb. 1.6: Ha-VIS preLink® HIFF-Buchse 8 Warum ist dieser RJ45 so erfolgreich geworden? Hierbei spielen mehrere Faktoren eine Rolle. Zuerst einmal beherbergt er auf relativ wenig Platz acht Kontakte. Seine kleine Bauform machte ihn von Anfang an für den Gerätebau interessant. Die Hersteller von Hubs und Switchen, besonders aber die Hersteller von Adapterkarten und Zubehör für die Endgeräte wie PCs suchten einen Verbinder – eine Buchse – die es ihnen ermöglichte, hohe Packungsdichten zu realisieren. Der RJ45 war in diesem Punkt geradezu ideal. Mit dem Einzug des RJ45 in die Gerätetechnik und seiner zunehmenden Leistungsfähigkeit erledigte HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Strukturierte Verkabelung sich auch irgendwann die Frage nach dem richtigen Steckgesicht in Verteilern und Anschlussdosen in der Strukturierten Verkabelung. Der RJ45 erfüllte auch hier alle Anforderungen nach Baugröße, Leistungsfähigkeit und Bedienerfreundlichkeit. Mit der Entwicklung von RJ45 Jacks zur einfachen und sicheren Vor-Ort-Montage setzte sich die IDC-Technik (Insulation Displacement Technology) gegen alle anderen Anschlusstechniken, wie Schraub- oder Klemmverbindungen, durch. Damit waren alle wesentlichen Komponenten für eine diensteneutrale, schließlich Strukturierte Verkabelung genannte Lösung versammelt. Das 8-adrige TP-Kabel wurde für die Patch- und Anschlusscords modifiziert. Es kamen Litzen mit dünneren Querschnitten (heute i. Allg. AWG 26...28) zum Einsatz. Der Aufbau mit verdrillten Paaren und 100-Ohm-Wellenwiderstand wurde übernommen. Alles was nun noch fehlte, war die Integration der Kernkomponenten in die Produkte. Das aber wurde schnell anders: So wurden Verteilerfelder in 19“-Bauweise mit 16 Ausgängen/Ports auf einer HE in PCBBauweise (leiterplatten-basiert) entwickelt. Später wurde auch hier die Packungsdichte auf 24, manchmal sogar auf 36 oder bis zu 48 Ports erhöht und der PCB-Aufbau durch die modulare Bauweise der Jacks verdrängt. 1. und Experten und Anwender beständig auf der Suche nach neuen, immer noch besseren Lösungen sind. Entwicklungsfaktoren Entscheidend werden solche Entwicklungen immer von den Wünschen und Notwendigkeiten von Anwendern und Kunden vorangetrieben. Mit anderen Worten: Der Markt sorgt für den notwendigen Innovationsdruck. Denn wenn ein Produkt zwingend notwendige Anforderungen von Kundenseite nicht erfüllt, wird es durch ein anderes, besseres ersetzt. Das trifft auch auf die Strukturierte Verkabelung zu. Schaut man sich die Entwicklung der Datennetzwerktechnik im industriellen Umfeld und der Automatisierung an, erkennt man schnell starke Parallelen. Markt sorgt für Innovationen Strukturierte Verkabelung Erfolgsfaktoren Strukturierte Verkabelung • Die zunehmende Nachfrage nach universellen Kommunikationsnetzen durch neue Technologien im Büroumfeld (z. B. Einsatz von Personalcomputern). Nicht nur eine Dose Ähnliches vollzog sich im Anschlussdosenbereich. Waren zu Beginn Anschlussdosen mit einem Port in PCB-Bauweise zu finden, ging auch hier die Entwicklung rasch in Richtung Doppeldose (also zwei Ports). Später wurden Anschlussdosen auch mit den gleichen modularen Jacks aufgebaut, wie sie im Verteilerfeld eingesetzt werden. Parallel dazu liefen die Normungsbestrebungen, um Struktur, eingesetzte Komponenten, deren Leistungsfähigkeit und effiziente Prüfverfahren zu definieren und weiterzuentwickeln. Diese Aktivitäten werden bis heute fortgesetzt, da die Anforderungen an Netzwerke stetig steigen, neue Applikationen und Anwendungsgebiete dazukommen People | Power | Partnership • Die Notwendigkeit, unterschiedliche Dienste einfach und flexibel am jeweiligen Arbeitsplatz anbieten zu müssen, um die Arbeitsproduktivität weiter steigern zu können. • Das breite Angebot von Arbeitsgeräten wie Druckern, Scannern, Kopierern unterschiedlicher Hersteller, die damit auch immer preiswerter zu beschaffen waren. • Die technologische Reife von Verkabelungsprodukten. 9 1. Strukturierte Verkabelung Effektivitätssteigerung Gerade in der Industrie zeigen sich die enormen Vorteile des Ethernets bei der Steuerung von Anlagen und Maschinen, wenn es um die weitere Produktivitätssteigerung geht. Branchen, die geprägt sind von modernster Fertigungstechnik, hohem Automatisierungsgrad und einer systematischen Beschaffung und Logistik, fokussieren sich immer stärker auf ihre eigenen Prozesse, um weitere Effektivitätsreserven zu erschließen. Der wichtigste Weg aber, die hausinternen Prozesse effektiver und damit kostengünstiger zu gestalten, liegt in der Reduktion und damit Vereinfachung von Prozessen. Vereinfachung der Prozesse heißt letztlich aber Durchgängigkeit von Kommunikation und Steuerung. Die Steuerungsnetzwerke sollen geschlossen werden, Barrieren werden beseitigt, Schnittstellen werden klar definiert und einfach regelbar, Ziel ist also ein integriertes Networking. Und was benötigt ein solches Netzwerk? Eine leistungsfähige und durchgängige Infrastruktur. Smart Network Infrastructure Prozesssteuerung im industriellen Umfeld 10 Die Umsetzung der durchgängigen Infrastruktur im industriellen Umfeld hat HARTING mit dem Konzept von Smart Network Infrastructure aufgegriffen und in innovative und leistungsfähige Lösungen umgesetzt. Infrastrukturlösungen betrachtet HARTING umfassend, d. h. als Lösungspakete für aktive und passive Netzwerktechnik, zugeschnitten auf industrielle oder industrienahe Anwendungsfälle. SNMP z. B. VoIP z. B. rungsprotokolle z. B. Automatisie- ERP, SAP z. B. z. B. Auch hier ist ein wesentlicher Treiber eine neue Technologie – Ethernet. Ethernet ist erst einmal nichts anderes als ein Standard, mit dem Software, vor allem Protokolle und Hardware von kabelgebundenen und auch drahtlosen (z. B. Wireless LAN nach 802.11n) Netzen definiert werden. Ethernet hat sich mittlerweile weitgehend durchgesetzt und ist gerade dabei, klassische Feldbussysteme abzulösen, die die Kommunikation zwischen Feldgeräten, wie z. B. Mess-Systemen, und der Steuerung einer Anlage sicherstellen. TCP/IP Ethernet Ethernet als Technologietreiber Lösungen für Industrial Network Infrastructure Strukturierte Verkabelung Ethernet Switches Verkabelungsprodukte Aktive Komponenten Abb. 1.7: HARTING Automation IT Im Bereich der aktiven Netzwerkgeräte war das Ziel, alle Features eines hochleistungsfähigen IndustrieSwitches einschließlich Echtzeitfähigkeit, Performance und speziellem Determinismus in einem Gerät abzubilden – wobei dieses Gerät im Netzwerk, wie ein klassischer Standard Ethernet-Switch erscheinen soll, der sich auch genauso managen und administrieren lässt. Determinismus bezeichnet dabei die Fähigkeit, Protokolltypen oder Nachrichtenpakete zu erkennen, zu priorisieren und sie unter Einhaltung von Bedingungen, die vom Kunden und seiner Anwendung vorgegeben werden, so durchzuschalten, dass sie garantiert, in-time und ohne den restlichen Verkehr wesentlich zu behindern, beim Empfänger ankommen. Ziel ist es, eine präzise Steuerung industrieller Maschinen und Anlagen in einem Netzwerk zu ermöglichen, in dem unter anderem die Büro IT und die Anlagensteuerung verwaltet und kommuniziert werden. In solchen Netzwerken müssen Steuerungssignale der industriellen Anlagen vorrangig behandelt werden, um deren sichere und effektive Funktion gewährleisten zu können. Genau das hat HARTING mit Fast Track Switching (FTS) umgesetzt. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Strukturierte Verkabelung mit FTS (UNHQQHQYRQ(FKW]HLW'DWHQLP1HW] %HVFKOHXQLJHQGHU(FKW]HLW'DWHQPLWWHOVFXWWKURXJK hEHUKROHQYRQ6WDQGDUG'DWHQ SPS 1 Erkennen des RT-Frames ŹErkennung 2 Unterbrechen des NRT-Frames ŹPriorisierung 3 Direktes Weiterleiten des RT-Frames Źcut through 4 Erneutes Senden des NRT-Frames ŹAbschließen RT-Frame FTS Switch FTS Switch 1. NRT-Frame Maschine oder I/O x Abb. 1.8: Verfahren Fast Track Switching (FTS) Strukturierte Verkabelung Ausgangspunkt für ein industrietaugliches Verkabelungssystem waren ähnliche Überlegungen, wie die, die zur Entwicklung der Strukturierten Verkabelung geführt haben: Die Nachfrage nach universellen Kommunikationsnetzen, die Notwendigkeit, unterschiedliche Dienste schnell und einfach am Aufstellort der Maschinen oder Anlagen anbieten zu können, ein breites Angebot an Peripheriegeräten und die Reife der technologischen Entwicklung. • Die Verkabelung sollte des Weiteren auf sich ändernde Anforderungen im Netzwerk reagieren können, z. B. durch einfachen Wechsel des Steckgesichts, ohne die hohe Verfügbarkeit sprich Betriebssicherheit des Netzes zu beeinträchtigen. HARTING erfüllt diese Anforderungen durch ein völlig neues Anschlusskonzept für High-speedDatenkabel, so wie sie in Industrie- und Gebäudeverkabelungen eingesetzt werden – Ha-VIS preLink®. Dienste schnell, einfach, direkt an der Maschine Hinzu kam noch eine Reihe von Überlegungen, mit denen dem Anwender weitere Vorteile eröffnet werden sollten: • So sollte der Technologiewechsel vom Feldbusbasierten Ethernet zu einem leistungsfähigen Gigabit Ethernet ermöglicht werden – also der Wechsel von der vieradrigen Profilspezifischen Verkabelung zur achtadrigen Strukturierten Verkabelung. • Außerdem sollte die Montage im Feld einfacher und schneller werden. People | Power | Partnership 11 1. Strukturierte Verkabelung Prinzip der Strukturierten Verkabelung Daten- und Telefondienste mittels ISDN Datendienste von 10 MBits/s bis 10 GBit/s Ethernet Automatisierungsprotokolle nach PROFINET Gebäudeservices nach KNX (ehemals EIB) Internet- und TelefonieBackbone nach ATM analoge Dienste wie Telefonie oder TGA Services weitere Abb. 1.9: Strukturierte Verkabelung = Dienste-neutrale Verkabelung Ha-VIS preLink® Verlagerung Anschluss Datenkabel Zukunftssichere Auslegung Erhöhung Verfügbarkeit 12 Ha-VIS preLink® verlagert den Anschluss von Datenkabeln an die Connecting Hardware (also an Datensteckverbinder wie RJ45- oder M12 D-Kodierung-Buchsen und -Stecker in IP 20 und IP 65/67) aus dem Steckverbinder heraus. Damit steht beim Anschluss deutlich mehr Platz zur Verfügung. Der ganze Installationsvorgang wird beschleunigt, Beschaltungsfehler werden vermieden. Technisch realisiert hat HARTING das, indem Anschaltebene und Steckgesicht des Steckverbinders getrennt werden. Nun stehen ein universeller Kabelabschluss und dazu kommunizierende Datenmodule zur Verfügung. Der Kabelabschluss wird als HFtüchtige Aderendhülse ausgeführt, während das Datenmodul mit dem gewünschten Steckgesicht ausgestattet wird. In der Ha-VIS preLink®-Sprache sind das der Ha-VIS preLink®-Kabelabschluss und der Ha-VIS preLink®-Steckverbinder. Wird ein Datenkabel mit je einem Ha-VIS preLink®Kabelabschluss an den Enden terminiert, entsteht eine konfektionierte Verkabelungsstrecke, die geprüft und zertifiziert werden kann – der Ha-VIS preLink®. Komplettiert man anschließend diese Ha-VIS preLink®Verkabelungsstrecke durch normkonforme Steckgesichter, ist die Permanent-Link-Verkabelungsstrecke betriebsbereit. Der Ha-VIS preLink®-Kabelabschluss ist konzipiert für Installationskabel in AWG 22...24; in einer zweiten Ausführung für flexible Kabel steht der Abschluss für Installationskabel in AWG 26...28 zur Verfügung. Nach Vorbereitung der Kabel wird der Abschlussblock mit einer Montagezange in nur einem Arbeitsgang aufgecrimpt. Dabei werden gleichzeitig alle acht Adern mit den IDC-Kontakten terminiert und überstehende Adernlängen exakt eingekürzt. Der Ha-VIS preLink®-Kabelabschluss ist jetzt fertig konfektioniert und gibt die HF-Performance des Datenkabels uneingeschränkt an den Ha-VIS preLink®Steckverbinder weiter – ganz gleich, ob es sich dabei um ein RJ45-Steckgesicht oder ein M12-Steckgesicht handelt. Das Ha-VIS preLink®-System ist für zukunftssichere Datenübertragungsraten von 10Gigabit-Ethernet nach 10Gbase-T bzw. Kat. 6/ Übertragungsklasse EA. Die Verfügbarkeit des Netzwerks kann mit Ha-VIS preLink® weiter erhöht werden, da Beschaltungsfehler vermieden werden. Wartungs- oder Reparaturarbeiten an der Verkabelung können dank der Ha-VIS preLink®-Modul-Philosophie fast unterbrechungsfrei vorgenommen werden. Die Flexibilität der Verkabelung steigt, da ein einmal mit HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Strukturierte Verkabelung e eck str ngs -V Ha e eck str ngs elu ab erk k-V Lin nt- ne ma k Ver k®- Lin re IS p lu abe 1. Per Abb. 1.10: Ha-VIS preLink®-Kabelabschluss mit RJ45-Modul Abb. 1.11: Ha-VIS preLink®-Verkabelungsstrecke Ha-VIS preLink®-Kabelabschlüssen konfektioniertes Datenkabel mit den gewünschten Steckgesichtern frei konfigurierbar ist – ganz gleich ob in IP-20- oder in rauer IP-65/67-Umgebung. Neben all diesen praktischen Vorteilen für den Anwender ergeben sich noch weitere Dimensionen für den Einsatz dieser neuen Technologie von HARTING. Dafür sorgt nicht nur die Auswahl an Ha-VIS preLink®Steckverbindern, sondern auch der HARTING Industrie Form Faktor (HIFF), der eine einfache Integration z. B. der Ha-VIS preLink® RJ45-Buchse in das Industrial Outlet-Programm mit PushPull oder Han® 3 A Interfaces erlaubt. Kostenersparnis durch geringeren Schulungsbedarf des technischen Fachpersonals und die Reduzierung kostenintensiver Bestände bei der Ersatzteilbevorratung sind weitere Vorteile von Ha-VIS preLink®. Der stark vereinfachte Installationsprozess erfordert keine dauernden Nachschulungen auf spezifische Produkte oder Fabrikate. Die Installation einer Komponente aus dem Ha-VIS preLink®-Steckverbinderprogramm erfolgt immer nach demselben Muster: Zuerst den Ha-VIS preLink®Kabelabschluss an das Datenkabel anschließen. Anschließend den Ha-VIS preLink®-Steckverbinder aufrasten – fertig. Die Verkabelungsstrecke ist sofort einsatzfähig und sicher. People | Power | Partnership Der konsequent systemische Ansatz bei der Entwicklung von Ha-Vis preLink® eröffnet dem Anwender die Möglichkeit, bisher vorhandene Lücken zwischen der Infrastruktur im industriellen Umfeld, im Außenbereich und in der Strukturierten Gebäudeverkabelung zu schließen. Lücken schließen im industriellen Umfeld Ha-VIS preLink® gibt dem Anwender damit erstmals eine Produktbasis an die Hand, die es ihm erlaubt, alle Einsatzgebiete der Verkabelung von der IP-20-Welt im Schaltschrank oder im Office bis hin zu rauen IP-65/67-Umgebungen im industriellen Out-door- und Indoorbereich mit einer durchgängigen Technologie auszustatten – und das ohne Kompromisse in Performance oder Netzwerkverfügbarkeit. Damit wird auch die ISO/IEC 24702, die die Strukturierte Verkabelung in das Industriegebäude transferiert, mit Leben gefüllt und lässt die Vision einer einheitlichen Infrastruktur für alle datengestützten Prozesse in einem Unternehmen ein Stück weiter Realität werden. Einfache Montage 13 1. 14 Strukturierte Verkabelung HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) KAPITEL 2 Standardisierung 2 Standardisierung 11. Standardisierung Der gemeinsame Nenner Standards sind fester Bestandteil technologischer Entwicklungen. Sie beschreiben den Stand technischer Errungenschaften und bilden damit Maß für die Qualität von Produkten und Lösungen. Darüber hinaus sind Standards eine Sprache, auf die sich Produzenten, Anwender und Konsumenten geeinigt haben, damit Produkte auch wirklich anwendbar sind. Nichts ist schlimmer, als ein elektrisches Gerät, dessen Stecker nicht in die vorhandene Steckdose passt. Standards sind gleichzeitig aber auch die Basis für den nächsten Innovationsschritt in den jeweiligen Technologien. Standards sind damit immer so etwas, wie ein gemeinsamer Nenner, auf den sich alle Spieler am Markt einigen. Nur durch diesen Kompromiss sind sie auch Garant für einen umfassenden Anwender- und Kundennutzen. Warum Verkabelungsstandards Die Standardisierung für Strukturierte Verkabelung verfolgt einen systemischen Ansatz. Systemisch heißt hier: Datenprotokolle, Profile und Kommunikationsdienste werden in Relation zur passiven Infrastruktur und damit zur Verkabelung gesetzt, mit dem Ziel, möglichst viele dieser Dienste über ein- und dieselbe Verkabelung übertragen zu können. Außerdem soll die Strukturierte Verkabelung über einen großen Zeitraum (i. Allg. 10 bis 15 Jahre teilweise sogar 20 oder 30 Jahre) viele unterschiedliche Dienste übertragen. Der Betreiber muss aus Kostengründen auf eine lange nutzbare passive Infrastruktur setzen, die nicht mit jeder neuen Anforderung Neuinstallationen nach sich zieht. Die Strukturierte Verkabelung ist die Autobahn, aber eine, auf der sich unterschiedlich große Fahrzeuge mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten vorwärts bewegen. Um diesen Effekt mit einer Verkabelungsanlage zu erreichen, ist es notwendig, dass die technische Entwicklung der Verkabelung der Entwicklung der Datenprotokolle vorausgeht, also stets die künftigen Entwicklungen bei Datengröße, Datengeschwindigkeit und Datenübertragung mit einbezieht. Die Entwicklung der Verkabelung soll gegenüber der Entwicklung der aktiven Technik vorauseilend sein und ihren Anforderungen in jedem Fall entsprechen. Damit das möglich ist, müssen die Entwickler passiver Infrastruktur (Kabel, Verbindungstechnik, Zubehör) mit der Entwicklung der aktiven Technikkomponenten (Switches, Router, Telekommunikationseinrichtungen, SPS und Controller) möglichst um- Standards als Basis für Fortschritt Auf gleichem Niveau: aktive und passive Technologie Ethernet: Meilensteine der Datenraten 100GB 100GBase-X X Datenübertragungsraten 40GBase-X 10GBase-T 1000Base-T 10 00Base-T 10Basse-T 1Basee-5 Jahr 1980 1990 2000 2010 2020 Abb. 2.1: Entwicklung der Datenübertragungsraten People | Power | Partnership 15 11. Standardisierung fassend vertraut sein. Gerade bei der Entwicklung neuer Technologien suchen beide Seiten das Gespräch, um das Optimum zwischen technischen Lösungen im Gerät (Protokolle, Übertragungsprozeduren), der Geräteanschlusstechnik (Interface nach außen z. B. Buchsen) und der zur Übertragung notwendigen passiven Infrastruktur zu ermitteln. Ein Beispiel: Bei der Entwicklung des neuen 10Gigabit-Ethernet-Standards nach IEEE 802.3ae haben sich beide Seiten im Vorfeld zusammengesetzt und die Frage diskutiert, wie viel Aufwand für die Kodierung und Dekodierung von Daten notwendig ist, um eine sichere Datenübertragung über eine mindestens 100 m lange Kupferverkabelungsstrecke zu garantieren. PAM-16 als optimales Kodierverfahren Das Problem in seiner Gesamtkette: Die Kodierung und Dekodierung im Ethernetadapter ist teuer. Deshalb sollte möglichst wenig kodiert werden. Wenig Kodierung bedeutet aber andererseits, dass eine höhere Übertragungsbandbreite notwendig ist, die Kabel und Verbindungstechnik möglich machen müssen. Je höher aber die Bandbreite einer Verkabelung, desto teurer wird die Verkabelung. Das Problem hier war also, die richtige Relation zwischen Kodierverfahren und Bandbreite zu finden, und zwar so, dass die Kosten für das neue Kodierverfahren und die Kosten für die darauf aufbauende notwendige Verkabelung möglichst gering gehalten werden können. Dieser Kompromiss wurde mit dem PAM-16-Verfahren für die Kodierung von 10-GigabitEthernet nach 10Gbase-T und der erhöhten Bandbreite von 500 MHz für die Verkabelung gefunden. Kodierverfahren in der Datentechnik werden streng nach mathematischen Prinzipien entwickelt. Dabei ist die Informationsmenge begrenzt, die über einen Datenkanal maximal übertragen werden kann. Diesen Effekt hat der Mathematiker und Informationstheoretiker Claude Elwood Shanon in dem nach ihm benannten Theorem bereits 1948 beschrieben. Techniker bemühen sich, sich der maximalen Kanalkapazität mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln anzunähern. Im Fall der 10-Gigabit-Ethernet-Übertragung mittels TP-Kabeln erwies sich das Kodierverfahren nach PAM-16 als optimal. PAM-16-Kodierung Durch die PAM-16-Kodierung ergibt sich im Idealfall eine Schwerpunktfrequenz von ca. 400 MHz auf jedem Kabelpaar. 2.5 Gbit/s Ź Ż 2.5 Gbit/s Ź Ż 2.5 Gbit/s Digital Signal Processor (DSP) Ź Ż Ź Ż Ź Ż Ź Ż NIC Ź Ż 10 Gbit/s FEXT 2.5 Gbit/s 10 Gbit/s Digital Signal Processor (DSP) NEXT Ź Ż Switch Return Loss 20 Gbit/s Dual-Duplex-Link Abb. 2.2: PAM-16-Kodierung für 10-Gigabit-Ethernet nach 10Gbase-T 16 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Die 7 Schichten des OSI-Referenzmodells Standardisierung 11. Ɣ HTTP Ɣ FTP 7 Verarbeitung Application 6 Darstellung Presentation Ɣ TFTP Ɣ SNMP 5 Kommunikationssteuerung Session Ɣ SNTP 4 Transport Transport Ɣ TCP/ UDP 3 Vermittlung Network Ɣ IP 2 Sicherung Data Link 1 Bitübertragung Physical 0 Verkabelung Ɣ Ethernet 0 Abb. 2.3: ISO/OSI-Schichtenmodell Dieses Verfahren basiert auf der lange bekannten Puls-Amplituden-Modulation, nutzt dabei aber alle Möglichkeiten aus, Informationsinhalt und administrativen Aufwand in ein optimales Verhältnis zu bringen. Das geschieht dadurch, dass mehrere Zustände – hier als Symbole bezeichnet – pro Übertragungsschritt gleichzeitig übertragen werden. Bei PAM-16 passiert das in 16 Stufen mit je 4 Bit in einem einzigen Übertragungsschritt. Im Anschluss daran haben Standardisierungsinstitutionen, Ingenieure, Entwickler und Techniker die neue Kat. 6A entwickelt. Der technische Rahmen war abgesteckt, es bestand nun Planungs- und Investitionssicherheit. Ohne dieses Ergebnis der internationalen Standardisierungsaktivitäten – seien sie von Seiten der IEEE auf der Seite der aktiven Technik vorangetrieben worden oder seien sie in den ISO/ IEC-Normen für die passive Technik erreicht worden – wäre das 10-Gigabit-Ethernet, das heute Standard in der Datennetzwerktechnik ist, nicht entstanden. People | Power | Partnership Was wird eigentlich standardisiert? Die Standardisierung für die Strukturierte Verkabelung orientiert sich gerade auch aus dem Spannungsfeld der sich gegenseitig beeinflussenden Gebiete von aktiver und passiver Technik am OSI-Schichtenmodell. In Abbildung 2.3 lässt sich erkennen, dass die Verkabelung in der Schicht 0 angesiedelt ist – also noch unterhalb des Physical Layer. Das ist auch konsequent, denn auf der Verkabelung sollen alle sieben darüber angeordneten Schichten fehlerfrei funktionieren. Die darüber angeordneten Schichten bauen jeweils auf der darunter liegenden auf. Zwischen den Schichten werden Schnittstellen definiert. Die Verkabelung ist somit das Fundament der modernen Datenkommunikation, ihr Rückgrad und ihre Lebensader. OSI-Schichtenmodell sichert Funktionalität Planungs- und Investionssicherheit Die Schnittstelle zwischen Verkabelung und Physical Layer wird durch die Beschreibung und Definition 17 11. Standardisierung von Topologien (Verkabelungsstrukturen), Medien (Verkabelungskomponenten) und deren technischen Parametern (Grenzwerte) sowie Qualitätskriterien bei Aufbau und Inbetriebnahme der Verkabelungsanlage definiert (EN 50174). Differenzen beachten, Begriffe klären Standards differieren: EIA/TIA versus ISO/IEC Folgende Gremien beschäftigen sich mit der anwendungsneutralen Verkabelung Die Standardisierung für die Verkabelung, und speziell für die Strukturierte Verkabelung, wird auf verschiedenen Ebenen vorangetrieben. Während ISO/IEC, Cenelec und nationale Komitees, wie DKE, Hand in Hand arbeiten, gehen die nordamerikanischen Standardisierungsinstitutionen EIA/TIA einen eigenen Weg, da die amerikanische Computerindustrie sehr stark ist (genannt seien hier nur Firmen wie IBM, Cisco oder Microsoft). Hinzu kommt die sehr hohe Dichte von Netzwerkanschlüssen. Was die Verkabelung betrifft, ist Nordamerika zudem spezielle Wege gegangen. So sind in Nordamerika überwiegend ungeschirmte Verkabelungen anzutreffen (UTP). Das wiederum hat seine Ursache auch darin, dass Erdungsanlagen als Teil von Gebäuden ganz anders behandelt werden als bspw. in Deutschland. Die Themen Schirmung, STP und UTP werden auch in den Kapiteln Netzwerkplanung und Schirmung/Erdung/Potenzialausgleich vertieft. für europäische Firmen, die in diesen Regionen tätig sind, eine Reihe von Fragen auf. Da technische Ansätze, die Begriffe und auch Details wie Grenzwerte zum Teil erheblich von den international standardisierten abweichen, müssen sich Techniker oder Planer mit den Details und den Standards nach EIA/ TIA beschäftigen. Die wesentlichen Standardreihen aus ISO/IEC-Sicht mit den dazu kommunizierenden Europäischen Standards sind im nächsten Schaubild zu finden. ISO/IEC-Festlegungen und EN-Inhalte sind in der Regel deckungsgleich, während EIA/TIA-Inhalte abweichen. Besonders verwirrend dabei ist, dass die amerikanische Normung oftmals gleichlautende Begrifflichkeiten benutzt, aber mit ganz anderer Bedeutung belegt. So gibt es z. B. bei der EIA/TIA für Komponentennormen „categories“, ähnlich unseren Kategorien. Bei der Spezifizierung von Link- und Channelwerten wird bei ISO/IEC und EN der Begriff der Übertragungsklasse verwendet, der bei EIA/TIA etwas verwirrend auch mit „categories“ beschrieben wird. Eine Quelle für Verwirrung und Verwechselung. Trotzdem hat EIA/TIA neben ISO/IEC auch in Asien weite Verbreitung gefunden. Das wirft gerade auch Gremium Logo Norm Art ISO/IEC ISO/IEC 11801 international CENELEC EN 50173, EN 50174 Europa DKE (im DIN und VDE) DIN EN 50173 Deutschland (national) ANSI TIA/EIA TIA/EIA 568 Nordamerika (national) IEEE Ethernetprotokolle international Mit freundlicher Genehmigung der betreffenden Normengremien Abb. 2.4: Automation IT-Standardkonformität 18 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Standardisierung Europa International Anwendungsbereich EN 50173-1 ISO/IEC 11801 Allgemeine Anforderungen EN 50173-2 11. Bürogebäude EN 50173-3 ISO/IEC 24702 Industriebereich EN 50173-4 ISO/IEC 15018 Wohneinheiten EN 50173-5 ISO/IEC 24764 Rechenzentren ANSI/TIA-862 Gebäudeautomation in der Entwicklung: EN 50173-6 Abb. 2.5. Normenreihen EN 50173 End-to-End-Link 1 Permanent Link 1 1 1 2 2 Channel 2 2 End-to-End-Link Connectorless Channel Abb. 2.6: Datenübertragungsstrecken nach ISO/IEC 11801 bzw. Abb. 2.7: Zusätzlich mögliche Datenübertragrungsstrecken EN 50173-1 nach IEC 61918 Edition 3 (Industrie) People | Power | Partnership 19 11. Standardisierung Gebäudeverkabelung im Industriebereich Standardanwendungsgebiete Planungssicherheit durch Normen spezifischen Merkmale und Erfordernisse der konkreten Anwendung erweitert. Die erfolgreiche Verbreitung der Strukturierten Verkabelung in den letzten 15 Jahren hat zu Adaptionen in vielen angrenzenden Bereichen geführt. Das sieht man allein schon daran, dass Begriffe wie Kat. 5 heute in vielen Branchen bis hin zum Consumer Market benutzt werden. Die Spezialisierung hat sich neben der klassischen Bürogebäudeverkabelung auf die folgenden Bereiche ausgeweitet: Bei den Industriegebäuden sind das u. a.: • Erweiterung des horizontalen Verkabelungsbereichs um einen zusätzlichen Verteiler, dem sogenannten ID (intermediate Distributor), um größere Flächen erschließen zu können • Industriegebäude • Haushalte • Rechenzentren • und ganz neu: Gebäudesteuerung/-automatisierung • Festlegung eines einheitlichen IP 65/67-fähigen Steckgesichts (das von HARTING entwickelte PushPull-Steckgesicht wurde als am besten geeignet international ausgewählt) Mit der Verabschiedung der Norm ISO/IEC 24702 und der europäischen Norm EN50173-3 für die Industriegebäudeverkabelung ist Planungs- und Investitionssicherheit für alle Betreiber, Ausrüster und Nutzer von Gebäuden gewährleistet. • Definition von Umgebungsbedingungen in der sogenannten MICE-Klassifizierung zur besseren Beschreibung von Anforderungen und der darauf beruhenden Produktauswahl Für die Installation der Gebäudeverkabelung in den einzelnen Bereichen ist eine weiterführende Normenreihe aufgebaut worden – die europäische Norm EN 50174. Unter dem Titel „Installation von Kommu- ISO/IEC 24702 setzt auf der Norm ISO/IEC 11801 auf. Wesentliche Bestimmungen der ISO/IEC 11801 zur passiven Infrastruktur werden um die jeweils Interface Variante 1 4 5 14 Verriegelungsmechanismus Bajonett PushPull Bügel PushPull Erfinder Siemon Company HARTING HARTING HARTING Fabrikat Han-Max ® HARTING PushPull Han ® 3 A Han ® PushPull gefordert durch Abb. 2.7: Gängige IP 65/67 RJ45-Gehäuse 20 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Standardisierung nikationsverkabelung“ sind bisher zwei Teile erschienen. Teil 1 behandelt die Installationsspezifikation und Qualitätssicherung, Teil 2 geht auf die Installationsplanung und Installationspraktiken in Gebäuden ein. Diese Dokumente helfen Planern und Installateuren bei Projektierung und Errichtung der Verkabelungsanlage und ermöglichen damit auch einen hohen Qualitätsstandard, der sich in einer hohen Betriebssicherheit, einer langen Nutzungsdauer und damit niedrigen Betriebs- und Wartungskosten widerspiegelt. • PROFINET – ein Protokoll mit Stärken in der Prozess- und Anlagenautomatisierung 11. PROFINET, POWERLINK, SERCOS III • POWERLINK – ein Protokoll mit Stärken in der Steuerung von Maschinen und Anlagen (z. B. Spritzgussmaschinen oder Glasschneidemaschinen) • SERCOS III – ein Protokoll bzw. Profil speziell auch zur Drehzahlregelung von Motoren und Antrieben Mit der Weiterentwicklung dieser Protokolle auf Ethernet-Basis (heute noch begrenzt auf Fast Ethernet also 100 Mbit/s) eröffnen sich auch neue Möglichkeiten zur Verkabelung. Weitere Standards nach IEC 61918 – Profile Neben den Verkabelungsstandards für die Gebäudeverkabelung spielen weitere Festlegungen und Normen, die sich gerade im Industrie- und Automatisierungsumfeld in den letzten Jahrzehnten entwickelt haben, eine wichtige Rolle. So kommen zur Steuerung und Regelung von Vorgängen und Prozessen in der Industrie oftmals Feldbussysteme zum Einsatz. Aufgaben, Funktionsumfang und Einsatzgebiete der einzelnen Feldbusse können ganz unterschiedlich sein, sind aber meist auf eine bestimmte Anwendung fokussiert, in denen sie ihre Stärken und Vorteile entfalten. Die Feldbussysteme unterliegen außerdem den Entwicklungstrends der letzten Jahre, die einen größeren Leistungsumfang, eine komfortable Konfigurierung und Bedienung sowie zunehmend auch der Forderung nach Kompatibilität und Implementierungsmöglichkeiten von Funktionen anderer Systeme umfassen. Dadurch wurde die Entwicklung hin zu netzwerkfähigen Ethernet-basierten Bussystemen beschleunigt. Heute sind viele der ehemals rein proprietären Systeme auf einer Ethernet -Plattform aufgestellt und haben damit eine gemeinsame technologische Basis. Dies ist ein wichtiger Schritt, um die Marktanforderungen der Zukunft umzusetzen. Beispielhaft genannt seien hier nur drei dieser Ethernet-basierten Systeme/Profile: People | Power | Partnership Automatisierungsprofile und Verkabelung: PROFINET (Process Field Network) PROFINET nimmt eine gewisse Vorbildfunktion bei den Automatisierungsprofilen ein. Es ist technologisch führend, deckt Anwenderanforderungen sehr detailliert ab und ist durch die PNO und seine Mitglieder sehr weit im Markt verbreitet. Grundlegende Aussagen zur passiven Infrastruktur finden sich in der PROFINET-Verkabelungsrichtlinie wieder. Die PROFINET-Verkabelung ist auf dem Weg von der ausschließlich 4-adrigen zur 8-adrigen Ausführung. EtherNet/IP™ (Industrial Protocol) Es ist im Gegensatz zu PROFINET von Beginn an mit einer 8-adrigen Verkabelung verbunden und kann den Migrationsschritt zur Strukturierten Verkabelung damit fast nahtlos vollziehen. Anwender und Hersteller von Produkten und Lösungen auf Basis von EtherNet/IP™ sind in der ODVA organisiert. Die ODVA vertritt weitere Netzwerktechnologien wie DeviceNet™, CompoNet™ und ControlNet™. Ethernet als Standardplattform der Zukunft 21 11. Standardisierung Verkabelungsoptionen Ausweitung Richtung Gigabit-Ethernet Bisher wird oftmals noch eine 4-adrige Verkabelung, zugeschnitten auf die Bedürfnisse von Fast Ethernet, also nach 100Base-T, bevorzugt. Diese Verkabelungen arbeiten i. Allg. mit Sternvierern der Kat. 5 und Steckverbindern auf Basis des RJ45 oder des M12 D-Kodierung. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, diese Ethernet-basierten Dienste auf einer strukturierten, 8-adrige Verkabelung zu übertragen. Diese Lösung bietet gleich mehrere entscheidende Vorteile. So ist die Datenkommunikation nicht mehr auf 100 Mbit/s begrenzt, sondern kann auch in Richtung Gigabit-Ethernet oder sogar 10 Gigabit ausgebaut werden. Das erlaubt auch künftig eine schnelle und sichere Datenübertragung. Weiterhin sind die Protokolle nicht mehr auf nur eine, speziell für sie verlegte Infrastruktur angewiesen (sog. Profil-spezifische Verkabelungen), sondern können über ein universelles Netz übertragen werden. Das hilft Kosten zu senken und erleichtert den Datenaustausch zwischen den verschiedenen Hierarchieebenen in einem Firmennetzwerk erheblich. For the installation of generic cabling, this standard is to be used in conjunction with ISO/IEC 14763-2 Office Premises GENERIC CABLING Ähnlich wie die ISO/IEC 11801 nimmt IEC 61918 eine übergeordnete Funktion für die Beschreibung der Feldbussysteme, ihrer Anforderungen und daraus ableitend für die Richtlinien für Planung und Installation der Netzwerkarchitektur ein. Details zu den einzelnen Profilen, gerade auch zu Funktion, Sicherheitsfeatures usw., sind wiederum in IEC 61158 und IEC 61784 hinterlegt. Weitere Normen Neben den Normen, die Aufbau, Funktionsweise und Leistungsfähigkeit des passiven Netzwerks und der Verkabelung regeln, spielen eine Reihe weiterer Normen eine Rolle, auf die hier nur verwiesen wird. Sie sind oftmals eng mit der Verkabelungskomponente oder dem jeweiligen Produkt verknüpft und werden deshalb durch den Hersteller schon bei der Ausarbeitung des Lastenheftes – also bereits vor Entwicklungsbeginn – festgelegt. Design Planning and Installation ISO/IEC 11801 ISO/IEC 14763-2 Offices Annex Homes ISO/IEC 15018 Home Annex Data Centres ISO/IEC 24764 Data Centre Annex ISO/IEC 24702 Industrial Annex Industrial Premises BETWEEN AUTOMATION ISLANDS BETWEEN AUTOMATION ISLANDS WITHIN AUTOMATION ISLANDS IEC 61158 series and IEC 61784-1, -2 Installation Profiles IEC 61784-5 series (Selection + Add/Repl/Mod) IEC 61918 (Common requirements) Common structure APPLICATION-SPECIFIC CABLING Abb. 2.9 : Übergänge – Strukturierte Verkabelung und Profil-spezifische Verkabelung 22 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Standardisierung Dazu zählen: • Werkstoffnormen • Prüfnormen • Brandschutznormen • Applikationsnormen einzelner Anwender oder Branchen (z. B. Bahntechnik) Die Auswahl des richtigen Werkstoffs ist oftmals durch jahrzehntelange Erfahrung einer Industrie oder Branche gekennzeichnet und richtet sich natürlich auch stark nach den jeweiligen Erfordernissen im Einsatzbereich. Mittlerweile spielen auch Umweltverträglichkeit, Entsorgung und Recycling eine große Rolle. Diese Belange sind vielfach durch die RoHS-Konformität und die REACH-Verordnung der Europäischen Union geregelt. Entsprechende Zertifikate liefern die Hersteller mit ihren Produkten mit. Umgebung charakterisiert wird, in der die Verkabelungsanlage errichtet werden soll. Im Wesentlichen werden vier Parameter abgefragt: 1. M für Mechanical, also mechanische Belastungen, die auftreten können. Das kann Auswirkungen z. B. auf die Trittfestigkeit von Kabeln haben oder auch auf die Materialauswahl von Gehäusen oder Industrie Outlets. So wird ggf. auf Metallgehäuse anstelle von Kunststoffgehäusen zurückgegriffen. Werkstoffe beachten 2. I für Ingress Protection, bekannt unter dem Kürzel IP x, also IP 20 für normaltemperierte, trockene Umgebungen oder IP 65/67 für durch feuchte Gase, Nebel oder auch auftretendes Spritzwasser hochbelastete Umgebungen (sogenannte „harsh environments“). MICE-Tabelle Zur Sicherung der Eigenschaften ist bspw. der Einsatz von halogenfreien Materialien (LSZH bei Kabeln) oder die Verwendung von V-0-klasifizierten Werkstoffen (besonders bei Steckverbindern und Gehäusen) wichtig. Diese Details werden wiederum in den technischen Datenblättern der Produkte festgehalten, die vom Hersteller angefordert werden können. Als Hilfestellung bei der richtigen Produktauswahl, gerade auch für Planer, liegt nach ISO/IEC 24702 die MICE-Tabelle vor. Dabei handelt es sich um die Zusammenstellung von Parametern, mit denen die 11. 3. C für Climatic und Chemical Characteristics, also Temperaturbereich, Luftfeuchtigkeit, aber auch mögliche Belastungen durch Fette, Öle oder Kühlmittel, mit denen Kabel und Verbinder in Berührung kommen könnten. 4. E für EMC (Electro Magnetical Capability) also elektromagnetische Verträglichkeit der Umgebung. Dieser Parameter wird besonders wichtig an Orten, wo große Antriebsmaschinen oder Magnete arbeiten, bspw. in Stahl- und Aluminiumhütten. MICE-Tabelle nutzen: Mechanische Belastung Ingress Protection (IPx), Klimatische und Chemische Belastungen, Elektormagnetische Umgebungsverträglichkeit (EMC) Definition eines Umgebungskanals nach MICE 1. Geringe Anforderung 2. Mittlere Anforderung 3. Hohe Anforderung z. B. Büro-Umgebung z. B. Außeninstallationen z. B. harte Industrieumgebung M Mechanische Anforderung M1 M2 M3 I I1 I2 I3 C Klimatische und chemische Anforderungen C1 C2 C3 E E1 E2 E3 Schutzanforderungen nach IP EMV-Anforderungen Beispiel: Umgebungskanal in der Nähe eines Antriebes – M2I3C2E3 Abb. 2.10: MICE-Tabelle – Definition Umgebungskanal People | Power | Partnership 23 11. Standardisierung RJ45-Einsatz Voll geschirmt, EMV-fest 10-Gigabit-fähig Geflechtschirm + Folienschirme Hohe optische Schirmüberdeckung Hohe EMV-Festigkeit PushPull-Gehäuse Vibrationsfest IP 65/67 dicht am Steckgesicht Temperaturbeständig von –40 °C bis +70 °C Polyamid, UL94 V-0 Kabelverschraubung IP 65/67-Abdichtung des Kabels Auszugskräfte bis 100 N Kabelmantel PUR Robuster Kabelmantel Öl-beständig Temperaturbereich –40 °C bis +70 °C M2: shock 100 m/s², vibration displacement amplitude 7,0 mm / 20 m/s² I3: IP 67/65, particulate ingress 50 μm C2: –25 °C to +70 °C, humidity 5 % to 95 % (condensing), oil concentration < 0,005 E3: radiated RF-AM 3V/m (80–1000 MHz) acc. IEC 61000-2-5 aom. Abb. 2.11: Spezifikationen eines PushPull-Cords entsprechend MICE-Umgebungsbedingungen Schutzarten nach VDE 0710 DIN 40050 Beispiel: IP 54 Erste Kennziffer 5 - Zweite Kennziffer 4 Schutz gegen Staub und Spritzwasser Erste Kennziffer Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern Zweite Kennziffer Wasserschutz 0 nicht geschützt 0 nicht geschützt 1 Schutz gegen Eindringen von festen Fremdkörpern mit einem Durchmesser > 50 mm 1 Schutz gegen senkrecht tropfendes Wasser 2 Schutz gegen Eindringen von festen Fremdkörpern mit einem Durchmesser > 12,5 mm 2 Schutz gegen tropfendes Wasser mit 15°-Neigung 3 Schutz gegen Eindringen von festen Fremdkörpern mit einem Durchmesser > 2,5 mm 3 Schutz gegen Sprühwasser schräg bis 60° 4 Schutz gegen Eindringen von festen Fremdkörpern mit einem Durchmesser > 1 mm 4 Schutz gegen Spritzwasser 5 staubgeschützt 5 Schutz gegen Strahlwasser 6 staubdicht 6 Schutz gegen starkes Strahlwasser 7 Schutz gegen zeitweiliges Untertauchen 8 Schutz gegen andauerndes Untertauchen 9 Geschützt vor eindringendem Wasser aus jeder Richtung auch bei stark erhöhtem Druck gegen das Gehäuse. (Hochdruck-/Dampfstrahlreiniger, 80-100 bar). Eine zusätzlich angegebene Zahl bedeutet die maximale Tauchtiefe in Meter Abb. 2.12: IP-Schutzklassen und deren Bedeutung 24 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Standardisierung Grundsätzlich teilt die MICE-Tabelle jeden Umgebungsparameter in drei Klassen von I bis III ein, die mit einer Faustregel gelesen werden können: I beschreibt die geringsten Belastungen. Das findet man häufig in der Büroumgebung und generell in geschlossenen beheizten Räumen. Klasse III beschreibt die höchsten Belastungen, wie sie im Außenbereich (man denke nur an die Winter in Finnland oder Kanada) oder auch in bestimmten Produktionsbereichen auftreten können. Klasse II liegt genau in der Mitte der beiden Extreme. Eine bestimmte Umgebung kann durch einen Mix aller drei Klassen in den vier Parametern beschrieben werden. Das mag auf den ersten Blick kompliziert und verwirrend erscheinen, liefert aber die Möglichkeit, bspw. ein Kabel so zu spezifizieren, dass es exakt nach den geforderten Eigenschaften aufgebaut ist und damit deutlich kostengünstiger produziert und beschafft werden kann. kunft darüber geben, was geprüft wird, wie der Prüfaufbau aussieht, wie geprüft wird und welche Grenzwerte die Prüfergebnisse einzuhalten haben, damit eine Prüfung auch nachvollziehbare und reproduzierbare Ergebnisse liefert. Nur so sind derlei Prüfergebnisse aussagekräftig und auch vergleichbar (was ist besser: Produkt A, B oder C?). 11. 3 Klassen der MICE-Tabelle Große Hersteller unterhalten eigene Prüflabore, um die Normerfüllung ihrer Produkte effizient nachverfolgen zu können. Um technologisch führende Produkte zu entwickeln, sind Grundsatzuntersuchungen und begleitende Prüfungen unverzichtbar und sollen in kurzer Zeit verfügbar sein. Eine breite internationale Kundschaft mit hohen Ansprüchen verlangt ebenfalls kurze Reaktionen der Hersteller auf Anfragen in diesem Bereich. Einige Hersteller lassen ihre Labore auch international akkreditieren, um eine noch höhere Qualitätsstufe bei Prüfungen und Zertifizierungen für die Kunden erreichen zu können. Ziel der MICE-Tabelle ist es also, die Kosten für die Verkabelung in kritischen Umgebungen, z. B. bei großen Temperaturschwankungen, bei Feuchtigkeit oder hoher EMV-Belastung, zu optimieren, ohne die Funktionssicherheit einzuschränken. Können Planer, Bauherr oder Techniker die Umgebung richtig einschätzen, ist es möglich, das richtige Kabel und die für diese Umgebung notwendige Verbindungstechnik einzusetzen. Das gibt dem Verkabelungssystem die notwendige Robustheit für die sichere Funktion über die Einsatzdauer bei gleichzeitig optimierten Kosten. Eine bestimmte Umgebung kann durch einen Mix aller drei Klassen in den vier Parametern beschrieben werden. Das mag auf den ersten Blick kompliziert und verwirrend erscheinen, liefert aber die Möglichkeit, bspw. ein Kabel so zu spezifizieren, dass es exakt nach den geforderten Eigenschaften aufgebaut ist und damit deutlich kostengünstiger produziert und beschafft werden kann. Prüflabore Diese Normen, die letztlich zu den gewünschten Eigenschaften der Produkte führen, müssen überprüfbar sein. Dazu gibt es wiederum Prüfnormen, die Aus- People | Power | Partnership HARTING Prüflabor Abb.2.13: CTS-Labor-Prüfzertifikat 25 11. Standardisierung UL 44 Thermoset-Insulated Wires and Cables (rated 600 V, 1000 V, 2000 V, 5000 V, provides max. conductor temperature, voltage ratings) U® L UL 498 UL 1581 UL 1685 Attachement Plugs and Receptacles Reference Standard for Electric Wires, Cables and Flexible Cords Vertical-Tray Fire-Propagation and Smoke-Release Test for Electrical and Optical Cables Abb. 2.14: UL-Kabelstandards Eine besondere Rolle für die Sicherheit von Verkabelungsanlagen und damit oftmals auch für die Zulassung von Verkabelungen in kritischen Anwendungsbereichen spielt der Brandschutz. Dazu gibt es wiederum eigene Normenreihen, Test- und Zulassungsverfahren, Güte- und Prüfsiegel. Vom Werkstandard zum Industriestandard Vorangetrieben werden solcherlei Sicherheitsstandards im Wesentlichen durch zwei Interessengruppen. Das sind einmal Fachverbände bestimmter Industriezweige mit herausragendem Sicherheitsdenken, bspw. aus dem Flugzeugbau, der Bahnindustrie oder auch der Gebäudewirtschaft. Hieraus rühren viele Werksstandards (z. B. von Boeing), die dann branchenweit in übergeordnete Standards einfließen. Zum Zweiten sind es lokale oder regionale Interessen, die z. B. einen bestimmten Grad an Brandschutz gewährleisten wollen. In Nordamerika (USA und Kanada, teilweise sogar einschließlich Mexiko) müssen bspw. die Brandschutzbestimmungen nach UL eingehalten werden. Festlegungen nach UL oder UL-Zertifizierungen werden oftmals auch in Ländern Asiens angewendet, obwohl hier auch mehr und mehr eigene Vorstellungen zum Tragen kommen. In Deutschland und Europa spielen UL-Bestimmungen aufgrund des hohen Exportanteils technischer Güter eine wichtige Rolle. Besonders komplex wird die Materie, wenn beide Interessenlagen vermischt 26 werden, wie das z. B. bei national geprägten Sicherheitsstandards in der Bahnindustrie der Fall ist. Relevante Standards für die Verkabelung sind z. B. die französisch geprägte NF F16-10x oder der britische BS 6853. Die Europäer versuchen aber hier mit der Entwicklung europaweit einheitlicher Standards, wie dem EN 45545, gegenzusteuern. Für Verkabelungsanlagen zur Infrastruktur in der Industrie und Automatisierung sowie in Zweckgebäuden sollte man über die wesentlichen UL-Anforderungen informiert sein. Aber Genaueres zu den UL-Anforderungen, die für den Einsatz von Verkabelungen und Verkabelungskomponenten in Nordamerika und teilweise Asien eine wichtige Rolle spielen. UL betrachtet die Mindest-Sicherheitsanforderungen an Produkten, Dienstleistungen (das umfasst bspw. Verarbeitung und Installation) und Prozessen. Bis heute gibt es mehr als 800 relevante Sicherheitsstandards bei UL. Für die Verkabelung sind primär diejenigen UL-Standards gegenwärtig, die sich auf Produkte beziehen. Bei Steckverbindern, Verteilerkomponenten und Gehäusen werden wesentliche Anforderungen über das Verhalten des eingesetzten Kunststoffmaterials im Brandfall definiert. Dabei werden Materialzusammensetzung, Materialstärke und -menge herangezogen, um gewünschte Eigenschaften, wie geringe HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Standardisierung Flammausbreitung oder Flamm-Selbstverlöschung zu kategorisieren. Das geschieht z. B. über Festlegungen der UL94 in den Kategorien V-0, V-1 und V-2. Dabei ist die Kategorie V-0 die höchste, d. h. sicherste. Angaben zu UL94 sind bei Qualitätsherstellern bereits in den Katalogtexten der Produkte, spätestens jedoch in den technischen Datenblättern zu finden. Diese Methode hat den Vorteil, dass oftmals sehr aufwendige und teure Einzelprüfungen entfallen. Bei Kabeln und konfektionierten Cords greift UL grundsätzlich auf die selben Prinzipien wie oben beschrieben zurück. Da Kabel – und gerade Verlegekabel – oftmals erhebliche Materialmengen in ein Gebäude oder eine Anlage einbringen, ist ihr Anteil zur Brandlast ganz wesentlich und ihre Bewertung wird dementsprechend detailliert vorgenommen. Im Ergebnis des Listing werden Kommunikationskabel bspw. den Typen CM, CMG, CMR und CMP zugeordnet. 11. An die Grenzen dieses Vorgehens kommt man dann, wenn Kabeleigenschaften erzielt werden sollen, die mit bestehenden Konstruktionen nicht abzudecken sind. Desweiteren werden Sicherheitsaspekte (Temperaturund Brandverhalten) mit konstruktiven (Kabelaufbau) und übertragungstechnischen Anforderungen kombiniert, um Kabelprodukte möglichst anwenderfreundlich zu klassifizieren. Daraus ist ein sehr komplexes Zertifizierungssystem entstanden. Dabei sind der „UL Standard for Communications Cable“ UL 444 und der „Standard for Safety of Appliance Wiring Material“ UL 758 die beiden tragenden Säulen. UL 444 führt zum sogenannten Listing von Kabeln. Dabei stimmt ein Kabelhersteller sein Produkt bereits in der Designphase auf bestehende Kabelkonstruktionen und bekannten Materialien ab, die gelistet sind, also über eine file-number auf die Konformität zu UL-Sicherheitsstandards verweisen. Kabel-Listing Die wichtigsten Normen für: Strukturierte Verkabelung ISO/IEC 11801, ISO/IEC 24702, DIN EN 50173, DIN EN 50174 Elektromagnetische Verträglichkeit IEC 61000-x, EN 55022, EN 55024 Profil-spezifische Verkabelung IEC 61918, IEC 61158, IEC 61784 Werkstoffnormen UL 94, UL 444, UL 758 People | Power | Partnership 27 11. 28 Standardisierung HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) KAPITEL 3 Planungsrichtlinien 3 Planungsrichtlinien 111. Planungsrichtlinien Planungsrichtlinien Strukturierte Verkabelung heißt klare Planung: Neben Planungsrichtlinien, wie sie im Zusammenhang mit der Strukturierten Verkabelung entworfen worden sind oder die für sie angewandt werden, werden im Folgenden einige Regeln und Hinweise zusammengetragen, die die Planungsarbeit erleichtern können. Der Anfang Der Anfang kann unscheinbar sein: Oftmals beginnen Projekte unpräzise. Es gibt i. Allg. einen Projektnamen und einen allgemein umrissenen Projektauftrag, z. B. Neubau Werk 3, letzter Bauabschnitt. Die präzisen Anforderungen an die Verkabelung, der genaue Umfang der Leistungen, die beteiligten Kollegen, Abteilungen und Firmen oder gar der Starttermin sind noch nicht klar. Dafür steht aber oft schon der Fertigstellungstermin fest. Sobald in einer Projektgruppe oder durch Beauftragung von Planungsleistungen die Beauftragten für die Netzwerkplanung benannt sind, sollten diese möglichst frühzeitig versuchen, das Aufgabenfeld hinreichend genau zu umreißen, für das sie verantwortlich sind. Auch sollten die weiteren Beteiligten und Partner identifiziert werden, besonders dort, wo es Schnittstellen zur Netzwerkverkabelung gibt. Bei der Errichtung einer Netzwerkinfrastruktur im industriellen Umfeld gehören dazu – neben der eigentlichen Bauausführung – auf jeden Fall die ITAbteilung, der Nutzer der Maschinen und Anlagen (also in der Regel der Produktionsleiter oder sein Vertreter) und die Elektroplanung, die ganz wesentlichen Einfluss auf die Qualität der Verkabelungsanlage haben kann, z. B. beim Thema Erdungskonzept und bei der Schirmung. Durch den engen Kontakt mit den beteiligten Abteilungen werden Informationen über den Hintergrund, die Historie und die Intentionen ihrer Partner erschlossen. Je mehr Informationen bereits zu Beginn von Projekten vorliegen, desto besser können Planungsleis- People | Power | Partnership Klärungsbedarf bei Projektstart: • Wer hat Baupläne oder Grundrisse? • Wer kennt sich mit bestehenden Strukturen aus? • Welches Erdungskonzept wird verfolgt? • Wie hoch werden Sicherheitsstandards angelegt, z. B. in Richtung elektromagnetische Verträglichkeit? Früh Absprachen treffen • Gibt es ein grundlegendes Schirmungskonzept oder gibt es bereits Richtlinien zur Verkabelung aus vorangegangenen Projekten oder als Teil der IT-Strategie? • Welche Pläne verfolgt die Produktion? • Welche grundlegenden Systeme sind bereits im Einsatz (ERP-Systeme, Automatisierungsprofile usw.)? Fragen eindeutig klären tungen zeitlich und finanziell bestimmt werden, Zeitdruck wird vermieden und Lücken und Probleme werden frühzeitig erkennbar. Planung in Verkabelungsbereichen Die Planung für Verkabelungen in Industrie- und Zweckbauten, wie bspw. in Produktionshallen, orientiert sich strikt an den Normen ISO/IEC 24702 und EN 50173-3. Dabei wird die Halle generell im dreistufigen Verkabelungskonzept der Strukturierten Verkabelung in der Tertiärebene eingeordnet. (Siehe Abb 3.1) Verpflichtende Normen Durch die Größe von Industriehallen und Mehrzweckgebäuden muss eine relativ große Fläche durch die Verkabelung erschlossen werden. 29 111. Planungsrichtlinien Glasfaser- oder Kupferkabel: je nach Anforderung Durchgängigkeit sichern Die Norm ISO/IEC 24702 trägt dem Rechnung und hat gegenüber dem Tertiärbereich (Etagenverkabelung), wie er in Bürogebäuden ausgeführt wird, einen zweiten Horizontalverteiler, den sogenannten ID (Intermediate Distributor), eingeführt. Durch die Positionierung der zwei Verteiler in der Halle (FD, Etagenverteiler, und ID, Flächenverteiler) ist es möglich, eine Fläche von ca. 200 x 300 m mit einer hochverfügbaren und leistungsfähigen, strukturierten Kupferverkabelung auszurüsten. Die Verwendung des Mediums Kupfer ermöglicht die Durchgängigkeit und den einfachen Anschluss von Maschinen, Anlagen und Endgeräten. Gleichzeitig wird die geforderte Installationsqualität gesichert, die Überprüfung der Verkabelungsanlage, die regelmäßige Wartung, notwendige Reparaturen und die dazu nötige Ersatzteilbevorratung werden vereinfacht und sind kostengünstig. Sollte ein solches Modell nicht ausreichen, ist die Einbindung des nächsthöheren Verkabelungsbereichs in die zu erschließende Hallenfläche zu überprüfen. So kann die Fläche den zusätzlichen Einsatz von Glasfaserkabeln erfordern oder es sprechen strategische Gründe für den Verzicht auf Kupferkabel. Das ist der Fall, wenn der Kunde eine Verkabelungsphilosophie vertritt, die die Ansteuerung aller zentralen Verteilerpunkte in der Fläche grundsätzlich nur mit Glasfaserkabeln zulässt und somit einen zusätzlichen Backbone-Bereich in die Halle integriert. Damit ist eine zusätzliche Sicherheit durch Bandbreitenreserve oder Redundanz gegeben – jedoch zu deutlich höheren Kosten. Diese Planungsvoraussetzungen müssen vor Planungsbeginn bekannt sein, um die Anforderungen des Anwenders erfüllen zu können. Der in der Abb. 3.2. gezeigte Ansatz geht davon aus, dass die Tertiärverkabelung nach ISO/IEC 24702 als Bindeglied zwischen der Campus- oder Steigleitungsverkabelung und dem Anschluss an das Automation Island (AI) oder direkt an eine Maschine, an eine Steuerung oder ein Endgerät ausreichend zu dimensionieren ist. Hallenverkabelung SV GV Standortverteiler EV Gebäudeverteiler ZV Etagenverteiler TA NS Zwischenverteiler und d Netzschnittstelle Telekommunikkationsanschluss Automationsinsel bevorzugtes Verkabelungsmedium Glasfaser Teilsystem der Primärverkabelung Glasfaser Kupfer Kupfer Teilsystem der Sekundärverkabelung Teilsystem der Etagenverkabelung Teilsystem der Zwischenverkabelung Kupfer Betriebsmittelanschlussverkabelung Abb. 3.1: Verkabelungsstruktur nach ISO/IEC 247042 bzw. EN 50173-3 30 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien 4 111. 3 4 2 2 3 n n de ische zw 00 m eile Vert Żm Ź -ID) Ź D-FD rn (B 2 00 m ax. 1 1 ax. 1 Żm 1 BD Building Distributor Gebäude- bzw. Hauptverteiler 2 FD Floor Distributor Etagenverteiler 4 Automation Island und Maschinen 3 ID Intermediate Distributor Zwischenverteiler Abb. 3.2: Erschließung einer Halle mit Strukturierter Verkabelung auf Basis von Kupferkabeln SV GV Standortverteiler EV Gebäudeverteiler ZV Etagenverteiler TA NS Zwischenverteiler und Netzschnittstelle Telekommunikkationsanschluss Automationsinsel bevorzugtes Verkabelungsmedium Glasfaser Teilsystem der Primärverkabelung Glasfaser Kupfer Kupfer Teilsystem der Sekundärverkabelung Teilsystem der Etagenverkabelung Teilsystem der Zwischenverkabelung Kupfer Betriebsmittelanschlussverkabelung Produktion IT-Abteilung g Prozessverantwortung g Abb. 3.3: Geteilte Verantwortung für die Strukturierte Verkabelung im Industrie-Einsatz People | Power | Partnership 31 111. Planungsrichtlinien Netzwerkverkabelung und Automation Island Ähnliche Möglichkeiten sind bei der Anbindung der Maschinen- und Anlagenwelt gegeben. Diese Welt wird normativ als „Automation Island“ bezeichnet und unterliegt nicht den Gesetzen der Strukturierten Verkabelung – ist mit ihr aber in vielerlei Hinsicht verbunden. TA und NS in einer Komponente Strukturierte Verkabelung im Automation Island Auch die Anforderungen dieser Systemwelt müssen geklärt werden. So ist die Infrastruktur innerhalb des Automation Island von den dort installierten Maschinen, Anlagen oder Endgeräten geprägt. Je nachdem, wie komplex eine solche Konstellation ist und welche Technik zum Einsatz kommt, kann es sinnvoll sein, die Strukturierte Verkabelung bspw. auch hinter dem TA – informationstechnischer Anschluss: technisch i. d. R. gleichzusetzen mit dem Industrieoutlet (IO) – in das Automation Island weiterzuführen. Damit wird die eigentliche Schnittstelle zwischen Strukturierter Verkabelung in der Halle und Anlagen-spezifischer Verkabelung im Automation Island Richtung Endgerät verschoben. So kann ein Datenerfassungsterminal (ausgerüstet mit einer klassischen Ethernetschnittstelle) fest an eine Maschine montiert und damit Teil des Automation Islands werden. Durch Montage des TA (Industrieoutlets) direkt an der Maschine entfällt die NS (Netzschnittstelle), die den informationstechnischen Eingang zum Automation Island darstellt. Anders gesagt: TA und NS fallen hardwaretechnisch in einer Komponente – dem Industrieoutlet – zusammen. Das kann Kosten sparen und u. U. können aufwendige – weil spe zielle – Verbindungs- oder Adaptercords (normativ als Betriebsmittelanschlussschnur bezeichnet) entfallen. Eine solche Vorgehensweise bei der Planung der Verkabelungsanlage ist aber jeweils von Fall zu Fall abzustimmen, um mögliche Intentionen des Anwenders, z. B. in Richtung Modularität, Prüfschnittstellen oder Ähnliches, zu berücksichtigen. Die Profil-spezifische Verkabelung wird heute definiert für: IEC 61918 Zwischen Automatisierungsinseln Innerhalb Automatisierungsinseln Profil-spezifische Verkabelung IEC Normenreihe 61158 und IEC 61784-1,-2 Heute existieren 28 EthernetAutomatisierungsprofile Family CPF Nos. Technology name 1 Foundation Fieldbus 2 2 CIP TM 3 CP 2/1 ControlNet TM 4 CP 2/2 EtherNet/IP TM 5 CP 2/3 DeviceNet TM 6 3 Profibus & Profinet 7 4 P-Net ® 8 5 WorldFIP ® 9 6 Interbus ® 10 8 CC-Link 11 9 Hart 12 10 VNet/IP 13 11 TCnet 14 12 EtherCAT 15 13 Ethernet Powerlink 16 14 EPA 17 15 Modbus-RTPS 18 16 Sercos 19 Abb. 3.4: Automatisierungsprofile: Abbildung in der Normung 32 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien Automatisierungs- und Steuerungslösungen Grundsätzlich sehen sich Anbieter von Maschinen, Anlagen und Steuerungen als Lösungsanbieter und entwickeln mehr oder weniger geschlossene Systeme (Automatisierungs- oder Steuerungslösung). Diese wiederum sind verknüpft mit den Automatisierungsprotokollen, die unter dem Schlagwort Automatisierungsprofile – oder kurz nur Profile – in Publikationen oder Firmenschriften auftauchen. Normativ wird dieses Thema unter CPF (Communication Profile Families) mit den darunter angeordneten CP (Communication Protocolls) in der Norm IEC 61784 Teil 1 und 2 ausführlich beschrieben. Diese Lösungen bieten für den Industrieanwender oftmals erhebliche Vorteile, bspw. auf seine Anwendung abgestimmte und komplett angebotene Produktpaletten, hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit (Security and Safety), spezielle Lösungen in Richtung Echtzeitanwendung usw. Der Nachteil besteht darin, dass außerordentlich spezifische Kenntnisse zur Einrichtung und zum Betrieb solcher Anlagen- oder Anlagenteile benötigt werden, dass es oftmals keine oder nur sehr eingeschränkte Kompatibilität zwischen den Anlagen, Anlagenteilen oder Einzelgeräten der unterschiedlichen Hersteller gibt und dass die Einbindung zusätzlicher Geräte bspw. mit Standard-EthnernetSchnittstellen schwierig oder unmöglich ist. Aus Sicht der Verkabelung kann sich auf einem Automation Island eine ähnlich komplette Verkabelungshierarchie wiederfinden, wie in der Strukturierten Verkabelung. Die Verkabelungsstruktur hier ist allerdings durch die Profile (CP) gekennzeichnet und wird nicht durch eine Gebäudestruktur vorgegeben. Stattdessen wird die Verkabelung im Automation Island durch die Funktion des jeweiligen Netzwerkbereiches geprägt. Zur besseren Erläuterung wird auf das Modell der Automatisierungspyramide zurückgegriffen. Unternehmensleitebene Betriebsleitebene Produktionsleitebene ERP Enterprise Resource Planning MES Manufacturing Execution Systems Automatisierungsebene z. B. SAP, Baan, JD Edwards, People Soft z. B. Batch-, Maintenance-, Quality-, Document-MES z. B. Feldebene, Controller, SCADA, Prozessleitsysteme Unternehmensleitebene 111. Betriebsleitebene Differenz Gebäudeverkabelung und Automation Island Produktionsleitebene Abb. 3.5: Leitebenen in großen Unternehmen People | Power | Partnership 33 Planungsrichtlinien Kabel Kabel Verbindungstechnik 8-adrig RJ45 8-polig, bis 10 Gigabit/s M12 X-Kodierung 8-polig, bis 10 Gigabit/s PushPull RJ45 V.14 4-polig, bis 100 Megabit/s M12 D-Kodierung 4-polig, bis 100 Megabit/s ISO/IEC 24702 Generisch PushPull RJ45 V.4 8-polig, bis 10 Gigabit/s i. Allg. 4-adrig RJ45 4-polig, bis 100 Megabit/s IEC 61918 Profil-spezifisch ISO/IEC 24702 111. Abb. 3.6: Verkabelungskomponenten nach IEC 61918 versus ISO/IEC 24702 Anlagenebene, Maschinenebene, Feldebene Geht man davon aus, dass ein Firmen- und Fabriknetz bereits als Strukturierte Verkabelung angelegt ist (und das ist zumeist der Fall), dann müssen nur die Verkabelungen im Bereich der Anlagenebene, der Maschinenebene und der sogenannten Feldebene – also besonders der Sensor-/Aktoranbindung – und die Verkabelungen zwischen diesen drei Ebenen geplant werden. Norm IEC 61918 Normen sichten 34 Die gängigen Verkabelungsstrukturen sind in der Norm IEC 61918 umfassend beschrieben. Vergleicht man ISO/IEC 24702 als Basisnorm für die Strukturierte Verkabelung im Industriegebäude mit der Basisnorm IEC 61918 zur Verkabelung von Kommunikationsnetzwerken innerhalb des Geltungsbereiches des Automation Island werden aufschlussreiche Parallelen und Unterschiede erkennbar, die planungsrelevant sind: 1. Verkabelungsstruktur und Schnittstellen lehnen sich sehr eng an ISO/IEC 24702 an, auch wenn über die Sternstruktur einer Verkabelung hinaus auch die Linientopologie betrachtet wird. Die Ring- struktur wird lediglich als physikalische Topologie des aktiven Netzwerks angelegt. 2. Beschriebene Verkabelungskomponenten, Verkabelungssegmente, deren Ausführung und Prüfung und die damit in Zusammenhang stehenden Qualitätsanforderungen (einschließlich Dokumentation) weisen große Übereinstimmungen mit ISO/ IEC 24702 auf, auch wenn 4-adrige Kupferkabel und der 4-polige Steckverbinder M12 D-Kodierung einen größeren Raum einnehmen. 3. Zur optimierten Auswahl von Verkabelungskomponenten (Spezifikation durch den Planer) wird genau wie in der Norm ISO/IEC 24702 auf das Modell der MICE-Tabelle zur Beschreibung von Umgebungsanforderungen zurückgegriffen. 4. Die Themen Erdung und Schirmung der Verkabelung sind in IEC 61918 umfassend mit abgedeckt. Außerdem sollten neben der Norm ISO/IEC 24702 die europäischen Normen EN 50310 (Erdung und Potenzialausgleich) und EN 50529-1 (bezogen auf TK-Netze) herangezogen werden. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien 111. Funktion der Verkabelung Die Strukturierte Verkabelung hat eine integrative Funktion, ist sie doch das Rückgrat für alle Formen der Kommunikation in einem Unternehmen. Ist das Konzept des Anwenders und Auftraggebers vorausschauend, ist auch vom Planer ein zukunftsorientierter Verkabelungsansatz gefordert. Dazu bietet die Strukturierte Verkabelung die besten Voraussetzungen, da sie alle Beschränkungen in Bezug auf Protokolle, Dienste oder Profile aufhebt und eine Dienste-neutrale Plattform bietet. Um dies auch in der Hardware der Verkabelung konsequent umsetzen zu können, hat HARTING das Ha-VIS preLink®Konzept entwickelt, das alle kupferbasierten Datenkabel – 4- oder 8-adrig – gleichermaßen sicher verarbeitet und mit dem Steckverbinder RJ45, aber auch mit der M12-Verbindungstechnik (in 4- und 8-poligen Ausführungen), abschließen kann. • Art und Umfang bereits festgelegter Kabeltrassierung zwischen den Verteilern und zu den TA und zu den Automation Islands • Generelle Anforderungen an die Leistungsklasse der Verkabelungsanlage (das bezieht sich im Wesentlichen auf die Alternative 1-Gigabit/s- oder 10-Gigabit/sÜbertragungskapazität) • Spezielle Umgebungsbedingungen nach MICE, die in der Halle oder in Teilen der Installation zu beachten sind Anschlüsse, Geräte, Übergabepunkte Verteilerplanung Nachdem der Rahmen der Verkabelungsanlage in der Industriehalle oder im Zweckgebäude definiert und die wesentliche zu erschließende Fläche beschrieben worden ist, sollten folgende Punkte definiert werden: Nachdem diese Fragen geklärt sind, werden die Standorte der einzelnen Verteiler in den Plänen festgelegt und festgehalten. Dabei muss berücksichtigt werden, welche Grundfläche die Verteiler benötigen und wie sie konstruktiv ausgeführt sind. Werden Schaltschränke klassischer Bauart eingesetzt, ist der Zugang nur von vorn sicherzustellen. Diese Verteiler können auch an Hallenwänden oder Pfeilern positioniert werden. Es ist dann lediglich auf den notwendigen Platz und den Zugang bei geöffneter Tür zu achten. Typische Grundflächenmaße für Schaltschränke sind 600/800/1000 x 300/400 mm (Breite x Tiefe). Definition Anschlüsse, Geräte, Übergabepunkte • Anschlussmöglichkeit der Hallenverkabelung an die bestehende Netzwerkverkabelung bzw. Neuausrüstung der Halle mit einem eigenen Gebäudeverteiler • Art und Anzahl der anzuschließenden Geräte, Maschinen, Anlagen oder deren Kombinationen, das heißt Identifikation des Automation Islands und Festlegung eines geeigneten Rasters zur Installation der informationstechnischen Anschlüsse • Art und Ausführung der Übergabepunkte von der Hallenverkabelung zu den Automation Islands People | Power | Partnership Integrative Funktion der Strukturierten Verkabelung Definition Anschlüsse, Geräte, Übergabepunkte Alle Verkabelungskomponenten werden in den Schaltschränken auf Hutschienen aufgerastet oder auf die rückwärtige Montageplatte geschraubt. Die HARTING Verkabelungskomponenten sind speziell auf diese Montagearten abgestimmt. Gibt man den klassischen Netzwerkschränken mit 19“-Rahmen den Vorzug, sind diese weitgehend mit Front- und Rücktür ausgestattet. 35 111. Planungsrichtlinien Hier ist darauf zu achten, dass sowohl die Erstmontage als auch spätere Arbeiten beide Zugänge benötigen. Der Verteiler ist also so zu stellen, dass auf beiden Seiten genügend Platz vorhanden ist. Typische Grundflächenmaße für Netzwerkschränke sind 600/800 x 600/800 mm (Breite x Tiefe). Die Höhe der einzusetzenden Verteiler ergibt sich aus der Belegung, d. h. aus der notwendigen Kapazität zur Montage der Datenverkabelungskomponenten in Kombination mit aktiven Komponenten, wie Switches, SPS und Controllern, aber auch weiteren Elementen, wie Reihenklemmen, I/O-Modulen, Schützen usw. Standardschaltschränke zur Kostensenkung Stahlblechschaltschränke nach IP55 Auch wenn die Kapazität der Schaltschränke nicht ausgenutzt wird, ist es manchmal ökonomisch sinnvoll, Standardhöhen zu verwenden als Spezialanfertigungen einzusetzen. Das gilt gerade für Netzwerkschränke, deren Standardhöhe 2000 mm oder 2200 mm mit Sockel beträgt, und die 19“ 42 HE aufnehmen können. Schaltschränke mit den Standardhöhen von 800/1000/1200 mm sind auf den Einsatz im Industrieumfeld konzipiert. Grundsätzlich sind sowohl Schalt- als auch Netzwerkschränke aus Stahlblech gefertigt, lackiert und werden in IP 55-Ausführung ausgeliefert. Damit lässt sich der Großteil der Anwendungen abdecken, entspricht dies doch der MICE-Klasse 2 in allen wesentlichen Eigenschaften. Benötigt man darüber hinausgehenden Schutz, bspw. in Richtung EMV, sind Spezialkonstruktionen notwendig – so genannte EMV-Schränke. Gleiches gilt für eine höhere MICE-Klasse bei den klimatischen Eigenschaften oder einem höheren IP-Schutz. Dann müssen Außengehäuse etwa mit IP 67-Schutzgrad eingesetzt werden, die auch für größere Temperaturschwankungen geeignet sind. In diesen Fällen sind allerdings oftmals zusätzliche Maßnahmen wie Lüftung, Kühlung oder Heizung erforderlich, um die sichere Funktion aller Komponenten im Inneren des Schrankes zu gewährleisten. Schrankhersteller bieten dazu mittlerweile umfassende und strukturierte Produktinformationen an 36 (vor allem auf den jeweiligen Webseiten). Zusammen mit der Information, wie viel Verlustleistung abgeführt werden muss (kann man den technischen Datenblättern der aktiven Geräte entnehmen), sind z. B. Lüfterkomponenten einfach zu dimensionieren. Für weiterrechende Anforderungen werden von HARTING Sonderanfertigungen angeboten und in Kleinserien gefertigt. Checkliste Verteiler • Auswahl Schaltschrank oder 19“-Netzwerkschrank • Grundflächenmaß, Höhe und Ausführung Türen festlegen (z. B. mit Sichtglas) • Kabelzuführung festlegen (von oben oder von unten) und entsprechende Dach- oder Bodenmodule und Sockel einplanen • Einbauten einschl. Kabelführungen, Hutschienen, C-Schienen festlegen • Erdungsschiene und Potenzialausgleich vorsehen (siehe auch Kapitel Schirmung und Erdung) • Zusatzeinrichtungen wie Lüftung, Klima oder Beleuchtung vorsehen. Bei aktiver Belüftung dann auch Belüftungsschlitze zur Be- und Entlüftung in Schrankwänden oder Türen vorsehen. • Bei weiteren Anforderungen laut Umgebungskanal nach MICE in die Detailspezifikation Richtung Dichtheit der Schränke, erhöhten IP-Schutzgrad oder EMV-Sicherheit gehen HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien Belegungsplan Verteiler Für jeden einzelnen Verteiler muss anschließend ein Belegungsplan erstellt werden. Beim Anschluss der Hallenverkabelung an ein bereits bestehendes Verkabelungssystem ist es sinnvoll, auf dem vorhandenen Status des Verteilers (Gebäudeverteiler oder Etagenverteiler) aufzusetzen und ihn um die entsprechenden Verkabelungskomponenten zur Aufnahme der Kupfer- oder Glasfaserkabel zu erweitern. 111. Zu berücksichtigen sind je nach Ausführung des Verteilers als Schalt- oder 19“-Netzwerkschrank: Belegungsplan • Hutschienenmodule 1- oder 2-Port RJ45 für Kupfer • 19“-Verteilerfelder RJ45 mit 8-, 16- oder 24-PortsRJ45 • Hutschienenmodule 2, 4 oder 6 SC duplex für Glasfaser • 19“-Spleißschubladen für 6, 12 oder mehr SC duplex für Glasfaser Abb. 3.7: Unbestücktes 19“-Verteilerfeld Abb. 3.8: Bestücktes 19“-Verteilerfeld mit RJ45 People | Power | Partnership Abb. 3.9: Hutschienenmodul mit zwei RJ45-Ports 37 111. Planungsrichtlinien Übertragungsklasse Höchste Leistungsklasse in Primärebene Spätestens jetzt muss die gewünschte Übertragungsklasse der Verkabelungsanlage festgelegt werden. Dabei gilt die Faustregel, dass die Verkabelung in der Primärebene die höchsten Leistungsanforderungen hat und die nachfolgenden Verkabelungsebenen in der gleichen Übertragungsklasse (bestenfalls eine Übertragungsklasse darunter) auszuführen sind. Das gilt natürlich nur, solange vom Nutzer oder Auftraggeber nicht explizit andere Übertragungsklassen gefordert werden. Hinweis: Der Kostenvorteil der Multimodeverkabelung rührt in erster Linie daraus, dass Einschubkarten in Switches und Routern, Adapterkarten und Geräteschnittstellen wesentlich preiswerter sind als vergleichbare Hardware in Singlemodeausführung. Glasfaser Zur Realisierung der richtigen Übertragungsklasse bei Glasfaserverkabelungsstrecken ist das Bandbreiten-Längenprodukt heranzuziehen, das die zur Verfügung stehende Bandbreite bei einer zu überbrückenden Länge von x Metern angibt. Je nach Umfang der Verkabelungsanlage und je nach Anforderungen können die eingesetzten Übertragungsklassen variieren. Die Primärverkabelung wird oftmals mit Monomode-Glasfaserkabeln der Qualitätskategorie OS1 oder OS2 ausgestattet und so ausgelegt, dass die Anforderungen der optischen Übertragungsklassen OF-2000 bis OF-10000 (nur bei 1.550 nm) erfüllt wird. Die Sekundärverkabelung nutzt schon aus Kostengründen vielfach Multimodefasern der Qualitätskategorie OM2 bis OM4. Üblich ist die Ausführung in Übertragungsklasse OF-500. Informationen, wie die Gesamtzahl der gesteckten Verbindungen bzw. die Gesamtzahl der Spleiße in der Übertragungsstrecke sowie die definierten Übertragungsklassen, ermöglichen eine belastbare Planung. ,62,(&FKDQQHOVXSSRUWHGE\FDEOHGRSWLFDOILEUH&DWHJRU\ Max. channel insertion loss (dB) Network application Multimode a 850 nm 1 300 nm Singlemode OM1 1 310 nm 850 nm OM2 1 300 nm 850 nm OM3/OM4 OS1/OS2 1 300 nm 850 nm IEEE 802-3: 10Base-F Land FB b 12,5 (6,8) OF-2000 OF-2000 OF-2000 IEEE 802-3: 1000Base-SX b 2,6 (3,56) e OF-500 OF-500 ISO/IEC 8802-3: 100Base-FX b 11,0 (6,0) IEEE 802.3: 10GBase-LX4 2,00 Ź Auszug 6,20 1 300 nm OF-2000 OF-2000 OF-2000 OF-300 OF-300 OF-300 1 310 nm OF-2000 aus ISO/IEC 11801 Abb. 3.10: Unterstützte Netzwerkanwendungen mit Lichtwellenleitern 38 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien Kupferkabel Ähnlich ist das Vorgehen bei der Planung der Kupferverkabelung. Hierbei orientiert man sich an den Übertragungsklassen D bis EA. Anders als bei Glasfaserübertragungsstrecken wird als maximale Länge stets 100 m angenommen. Auch alle Profilspezifischen Verkabelungen haben diese Regel übernommen. Somit ist auch der Übergang von der Strukturierten Verkabelung zur Profil-spezifischen Achtung: Die Profil-spezifischen Verkabelung ist grundsätzlich nur 4-adrig und in Kat. 5/ Übertragungsklasse D ausgeführt, erlaubt also Übertragungen nur bis Fast Ethernet mit 100 Mbit/s. Ausnahme ist EtherNet/IP™ (Industrial Protocol). Dieses Protokoll ist verkabelungsseitig 8-adrig ausgelegt und somit voll kompatibel zur Strukturierten Verkabelung. 111. Verkabelung innerhalb der Automation Islands problemlos planbar, da beide im Wesentlichen von den gleichen Planungsgrundsätzen geprägt sind. Die Faustregel für die Tertiärverkabelung im Industrieumfeld lautet: mindestens Übertragungsklasse D (bis 100 MHz, garantiert die Übertragung von Gigabit-Ethernet), besser Übertragungsklasse E (bis 250 MHz garantiert Übertragung von Gigabit-Ethernet mit erheblichen Leistungsreserven, d. h. mit Sicherheitsvorteilen für den Anwender). Zukunftssicher ist Übertragungsklasse EA (bis 500 MHz garantiert die Übertragung von 10-Gigabit-Ethernet). Um die Verkabelungsanlage Dienste-unabhängig für eine lange Nutzungsdauer aufzubauen, ist die Dimensionierung nach Übertragungsklasse EA notwendig. Unter Kostenaspekten sind aber auch die beiden anderen Übertragungsklassen zu prüfen. Übertragungsklasse EA zukunftssicher Typ1 (massive Kupferleitung, Auszug aus ASTM B286) AWG AWG Angabe 22 24 26 28 Maximaler Gleichstromwiderstand bei 20°C Querschnittsfläche Nominal Ø Verzinnte Oberflächen Blanker Kupferleiter oder versilberte Oberfächen cmils mm 2 in. mm /1000 ft /km 1000 ft /km 640 404 253 159 0.324 0.205 0.128 0.081 0.0253 0.0201 0.0159 0.0126 0.643 0.511 0.404 0.320 17.2 27.2 44.5 70.8 56.430 89.238 145.997 232.283 16.5 26.2 41.9 66.8 54.133 85.958 137.467 219.160 Typ2 (Litzen Kupferleitung, Auszug aus ASTM B286) Leiter Aufbau AWG Angabe 22-19 22-7 24-19 24-7 26-19 26-7 28-19 28-7 Max. Gleichstromwiderstand bei 20°C Anzahl Durchmesser der der Adern Einzeladern 19 7 19 7 19 7 19 7 Berechnete Querschnittsfläche Maximal zulässiger Durchmesser Verzinnte Oberflächen Blanker Kupferleiter oder versilbert in. mm cmils mm 2 in. mm /1000 ft /km 1000 ft /km 0.0063 0.0100 0.0050 0.0080 0.0040 0.0063 0.0031 0.0050 0.160 0.254 0.127 0.203 0.102 0.160 0.079 0.127 754 700 475 448 304 278 183 175 0.382 0.355 0.241 0.227 0.154 0.141 0.093 0.089 0.033 0.031 0.027 0.025 0.022 0.020 0.017 0.016 0.84 0.79 0.69 0.64 0.56 0.51 0.43 0.40 15.9 16.7 25.4 26.2 40.1 42.6 67.7 68.2 14.8 15.6 23.6 24.5 37.3 39.7 63.1 63.6 52.165 54.790 83.333 85.958 131.56 139.76 222.11 223.75 48.556 51.181 77.428 80.381 122.37 130.24 207.02 208.66 Abb. 3.11: Querschnitte für Kupferleitungen People | Power | Partnership 39 111. Planungsrichtlinien Produktspezifikation Abgestimmte und geprüfte Systeme sichern Qualität Ist die Übertragungsklasse gewählt, folgt die Spezifikation der Produkte. Hierzu wird ausdrücklich nochmals auf die europäische Norm EN 50174-1 verwiesen (Installation von Kommunikationsverkabelung – Teil 1: Installationsspezifikation und Qualitätssicherung). In übersichtlicher und vollständiger Form werden dort Anforderungen beschrieben und entsprechende Empfehlungen ausgesprochen. Bei der Spezifikation der Produkte geht es im Tertiärbereich im Wesentlichen um • Installationskabel • Verteilerkomponenten • Industrieoutlets • Verbindungs- und Systemcords zur Komplettierung Spezifikation beachten Faustregeln Übertragungsklassen Vollgeschirmte Kabel bevorzugt 40 Auf der Basis der Übertragungsklasse lassen sich für die Verkabelungskomponenten die notwendigen Kategorien ableiten. Faustregel: Zur Erreichung einer Übertragungsklasse x sollten alle Einzelkomponenten mindestens nach Kategorie x oder höher spezifisiert werden (Komponentenansatz). So stehen die übertragungstechnischen Eigenschaften der einzelnen Verkabelungskomponenten in einem komplexen Abhängigkeitsverhältnis zueinander, das sich auf die Übertragungsqualität der Übertragungsstrecke auswirkt. Dies lässt sich in Grenzsituationen nutzen, um bspw. durch gezielten Einsatz eines höherwertigen Verlegekabels (Kat. 7) mehr Reserve im Übertragungskanal zu erzielen. Damit können dann z. B. Linklängen von mehr als 90 m überbrückt werden, was erforderlich werden kann, um einen zusätzlichen Switch oder den Übergang auf Glasfaser zu vermeiden. Zur Sicherstellung der Leistungsfähigkeit auch in diesem Fall, ist der Planer gut beraten, auf abgestimmte und geprüfte Verkabelungssysteme zurückzugreifen (Systemansatz), wie sie HARTING anbietet. Die von einer Hand zusammengestellten und geprüften Systeme zeichnen sich durch die optimale Abstimmung der Einzelkomponenten aufeinander aus, was sich besonders zeitersparend bei der Installation und kostensparend im Betrieb der Anlage auswirkt. Beides bedeutet mehr Sicherheit für den Planer wie für den Anwender. Hinzu kommt, dass Anbieter von Verkabelungssystemen ihre Komponenten im Systemgedanken weiter entwickeln und verbessern. Industrielle Prüfungen und Zertifizierungen kommen hinzu. Mit einschlägigen Referenzen demonstrieren sie die Belastbarkeit und Reife ihrer Produkte. Gerade bei Industrieverkabelungssystemen ist das in Verbindung mit den besonderen Umgebungsanforderungen (MICE), der Einhaltung von Brandschutzbestimmungen oder UL-Zulassungen und -Listing aussagekräftig. Besonderes Augenmerk sollte der Planer auf die Spezifikation der Verbindungs- und Systemcords legen. Diese Komponenten werden als Zubehör oder Verbrauchsmaterialien betrachtet. Hinzu kommt, dass sie bei Erstellung der Verkabelungsanlage erst zum Schluss, also bei der Inbetriebnahme, installiert werden. Das führt dazu, dass die Qualität und das Profil dieser Komponenten vernachlässigt werden. Gerade aber bei hochperfomanten Systemen sind die Verbindungscords der kritische Punkt der Verkabelung (vgl. den Teil Systemcords). Die Norm trägt der besonderen Bedeutung der Systemcords Rechnung und hat sie als Bauteil/Komponente explizit beschrieben und definiert. Auswahl des richtigen Installationskabels Als Installationskabel steht heute ein breites Angebot verschiedener Konstruktionen, Mantelmaterialien und Leistungsklassen (Kategorie) zur Verfügung. Für die Strukturierte Verkabelung im Industrieumfeld lässt sich diese Vielfalt gut einschränken. Es kommen im Wesentlichen vollgeschirmte Kabel in PIMF-Konstruktion der Kat. 5, 6, 6A, 7 oder 7A mit halogenfreien Mantelmaterial (LSZH) oder PUR-Man- HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien 111. Ader Ader Aderpaar Aderpaar Folienpaarschirm Folienschirm Geflechtschirm Geflechtschirm Kabelmantel Kabelmantel S/FTP ŻŹ U/FTP F/UTP ŻŹ SF/UTP S/FTP ŻŹ U/UTP Sternvierer Abb. 3.9: Kabeltypen nach ISO/IEC 11801 tel (ebenfalls halogenfrei, aber robuster unter rauen Umwelteinflüssen und bei Belastungen im Industrieumfeld) zum Einsatz. PIMF-Konstruktionen schirmen jedes Paar einzeln mit einem Folienschirm ab. Zusätzlich sind alle vier Paare mit einem Gesamtschirm versehen (Folie, Geflecht oder eine Kombination aus beiden). In Verbindung mit der richtigen Installation (Achtung: Richtige Schirmauflage beidseitig ist wichtig, s. a. Kapitel Schirmung und Erdung) sind EMV-sichere Übertragungsstrecken aufzubauen, die im MICEKonzept Level 3 erfüllen. Die Auswahl des einzusetzenden Mantelmaterials erfolgt über die Betrachtung der Installationsumgebung (MICE). mentieren und mit den verfügbaren technischen Lösungen abzugleichen. In den allermeisten Fällen lassen sich solcherlei Problemstellungen durch den Einsatz von PUR-Kabel lösen. PUR-Kabel in der Industrie HARTING bietet ein breites Spektrum an PUR-um- mantelten Datenkabeln an. Im Portfolio enthalten sind auch Kabel mit erhöhtem mechanischem Schutz durch einen verstärkten Außenmantel und einem gleichmäßigen runden Aufbau des Gesamtkabels, das die Abdichtung in entsprechenden Verteilern oder Industriedosen mit erhöhtem Schutzgrad bis hin zu IP 65/67 gewährleistet. Grundsätzlich sind im HARTING Verkabelungssystem alle Kann das Kabel in geschützten Trassen, z. B. Kabelkanäle oder -pritschen, verlegt werden und sind keine erhöhten Anforderungen an Temperaturbeständigkeit oder Verträglichkeit mit Flüssigkeiten, Dämpfen oder Gasen bekannt, reicht ein LSZH-Mantel in der Regel aus. Wird das Kabel in Bereichen mit erhöhten Anforderungen an die Verträglichkeit mit Flüssigkeiten und Gasen verlegt, sind diese zu spezifizieren, zu doku- People | Power | Partnership Abb. 3.10: HARTING Verlegekabel Kat. 7 41 111. Planungsrichtlinien Vorkonfektionierung bei Zeitdruck Komponenten präzise aufeinander abgestimmt, um die notwendigen Eigenschaften nach MICE im Gesamtsystem zu gewährleisten. Mit Ha-VIS preLink® gibt es darüber hinaus die Möglichkeit, mit vorkonfektionierten Kabelstrecken zu arbeiten. Gehen Anforderungen noch darüber hinaus, müssen ggf. spezielle Kabelportfolien oder auch Sonderkonstruktionen eingesetzt werden. Das ist bspw. bei Außeninstallationen gegeben, wie sie bei der Anbindung von Fühlern, Gebern, Wireless Access Points oder auch für die Sicherheitstechnik im Außenbereich notwendig sind. Vorkonfektionierte Kabelstrecken sind eine interessante Option für alle Bauprojekte, die unter starkem Termindruck realisiert werden müssen. Bei Einsatz der vorkonfektionierten Ha-VIS preLink®Kabelsegmente entfällt ein Teil der Installation vor Ort. Die Ha-VIS preLink®-Kabelsegmente werden nach Kundenvorgabe (verwendeter Kabeltyp, Anzahl und Länge der Segmente) im Werk gefertigt und dort auch geprüft. Neben dem Faktor Zeit wird dabei die Sicherheit der Verkabelung erhöht, da Verkabelungsfehler ausgeschlossen werden können. Für diese Umgebungsbedingungen werden spezielle PVC-Kabel mit Beimischungen angeboten, die die Kabel besonders gegen UV-Strahlung (Sonnenlicht) resistent machen. In Temperaturbereichen von -40 °C bis +90 °C oder bei erhöhten Sicherheitsanforderungen bezüglich Brandverhalten müssen FRNC-Kabel (Fire Restant Non Corrosive) eingesetzt werden, die strahlenvernetzt sind. Die HARTING Technologiegruppe bietet Kabelprodukte an, die das gesamte Anforderungsprofil in der Strukturierten Verkabelung erfüllen. Die Details zu den Einsatzgebieten und Eigenschaften sind den umfangreichen Technischen Produktdatenblättern zu entnehmen. Alternativ: Vorkonfektionierung Das HARTING Industrie-Verkabelungssystem auf Basis Ha-VIS preLink® lässt sich grundsätzlich konventionell vor Ort installieren. Der Hauptvorteil des Systems liegt in dem sehr sicheren Installationsvorgang (Prozesssicherheit), der außerordentlich schnell umzusetzen ist. Somit werden bereits in der Installationsphase Kosten gespart. Ha-VIS preLink® als Erfolgsfaktor 42 Abb. 3.14: Ha-VIS preLink®-Segment mit Einzugshilfe Die Herausforderung beim Einsatz vorkonfektionierter Kabelsegmente besteht darin, die Segmentlängen im Vorfeld genau definieren zu müssen. Der Installationsprozess selbst ist denkbar einfach. Die vorkonfektionierten Kabelsegmente werden mit der Einzugshilfe entsprechend dem Kabelverlegeplan eingezogen und später mit den benötigten Abschlüssen, bspw. RJ45-Buchsen, komplettiert. Die Ha-VIS preLink® RJ45-Buchsen sind im sog. HIFF (HARTING Industrie Form Faktor) dimensioniert und damit einbaukompatibel in alle Ha-VIS preLink®Produktreihen wie Verteiler, Wanddurchführungen, Bulkheads oder Industrieoutlets. Neben der großen Flexibilität, die sich dadurch ergibt, weist das vorkonfektionierte Ha-VIS preLink®System noch einen weiteren Vorteil im Bauablauf auf: Die eigentliche Installation des Kabels vor Ort mit Abmanteln, Schirm- und Adernkontaktierung usw. entfällt. Somit kommt das System auch dort zum Einsatz, wo entsprechende Fachkräfte nicht oder nicht in ausreichender Zahl vorhanden sind. Das ist gerade bei internationalen Projekten, bei denen nicht ausreichend Fachpersonal zur Verfügung steht, von Vorteil. In diesen Projekten kann die vorkonfektionierte Ha-VIS preLink®-Verkabelungslösung zum entscheidenden Erfolgsfaktor werden. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien Anschlussblock Modul RJ45 Anwendungen in industrieller Umgebung IP 20 IP 67 Zubehör/Sonstiges RJ45 Kabel AWG 22 bis AWG 27 111. Kabelstrecke Ha-VIS preLink® HIFF-Set Abb. 3.15: Produkt-Baukasten Ha-VIS preLink® Erfolgsfaktoren Ha-VIS preLink® Einfachste Montage Konfektion eines Steckverbinders an ein Kabel in unter 1 Minute Fehlerresistent Die Montage ist fehlerresistent und prozesssicher Freie Wahl der Steckgesichter Es können gleichermaßen IP 20- (Schaltschrank, Office) und IP 65/67-Steckverbinder (Industrie) installiert werden Auswahl der Verteilerkomponenten Verteilerkomponenten innerhalb der Verkabelungsanlage werden fast ausnahmslos in Schaltschränken oder 19“-Datenverteilern angeordnet. Damit sind diese Komponenten immer in einer geschützten IP-20/30-Umgebung installiert. Das macht die Auswahl relativ einfach und bei der Betrachtung der Umgebungsklassen nach MICE ist im Wesentlichen nur noch auf das richtige Level der EMV-Klassifizierung zu achten, da z. B. Hutschienenverteiler auf Basis RJ45 zusammen mit Reihenklemmen oder Schützen montiert werden. Somit ist bei der Produktauswahl auf eine hochwertige und durchgängige Schirmung zu achten. Normenkonformität Einsatz von RJ45 und M12 zur Übertragung von bis zu 10 Gigabit/s Protokollübergreifende Anwendung Verarbeitung von 4- und 8-adrigen Kabeln, als Installations- oder Patchkabel, abschließbar mit Buchse oder Stecker Abb. 3.16: Erdung beim Ha-VIS preLink® 19“-Verteilerfeld People | Power | Partnership 43 111. Planungsrichtlinien Das bezieht auch die Möglichkeit ein, das großflächig abgenommene Schirmpotenzial von Kabeln und Verbindern mittels Konstruktion (bspw. über einen fest sitzenden Hutschienenclip) oder durch separat zu montierende Erdungsbänder auf Masse abzuleiten (z. B. Erdungsschiene im Schrank). HARTING Produkte sind in der Regel mit beiden Optionen ausgestattet, insbesondere mit der zusätzlichen Möglichkeit, Erdungsbänder zu montieren. Zu den Lösungen im Einzelnen siehe auch Kapitel Schirmung und Erdung. Auswahl des Industrieoutlets PushPull im Härtefall Bei der Auswahl des richtigen Produkts für das TA (informationstechnischer Anschluss) ist von den Anforderungen am Einbauort auszugehen. Die Industrieoutlets sind durchgängig zur Aufputz Montage (AP) konzipiert. Grundsätzlich lassen sich alle HARTING Industrieoutlets an der Wand montieren (Dübel, Schrauben), und durch Zusatzelemente auch an Pfeilern, Gitterrosten, Kabelpritschen sowie auf Hutschienen montieren. Wird innerhalb der Halle montiert sind Kunststoffausführungen (schlagfest, V0) i. Allg. ausreichend. An mehr oder weniger geschützten Montageorten werden schon aus Kostengründen IP 20/30-Lösungen vorgezogen. Ein solches Industrieoutlet besteht aus einer Box mit den Maßen 90 x 90 x ca. 50 mm (H x B x T), den RJ45-Aufnahmen sowie einem Beschriftungsfeld zur Bezeichnung der Ports (wichtig bei Abnahmemessung und später im Betrieb). In den allermeisten Fällen sind Industrieoutlets mit zwei Ports bestückt. Ist der Einbauort durch erhöhte Anforderungen gekennzeichnet, ist bei Industrieoutlets auf Ausführungen in höherer Schutzart zurückzugreifen. Grundsätzlich gilt, je näher der TA an das Automation Island heranrückt, desto höher der notwendige IP-Schutzgrad. Gleichzeitig müssen Industrieoutlets dieser Qualität auch den durchgängigen IP-Schutzgrad, unabhängig ob im gesteckten oder ungesteckten Zustand, gewährleisten. Das bedeutet, dass die Ports ohne gesteckte Systemcords verschließbar sein müssen – am besten mit selbstverschließenden Schutzkappen, wie z. B. bei HARTING PushPullIndustrieoutlets. Eine solche Ausstattung ist auch überall dort nützlich, wo – wie in der Lebensmittelindustrie – eine intensive Reinigung nötig ist. Das PushPull-Outlet ist nach IP 65 geschützt, also vor Spritzwasser. MICE-Tabelle und Metallausführung Abb. 3.17: 19“-Verteilerfeld mit Erdungsband Bei Industrieoutlets in IP 65/67 sind zudem das Gehäusematerial (Kunststoff oder Metall) und die Art des verwendeten Interfaces festzulegen. Je umfangreicher die MICE-Anforderungen am Montageort werden, desto mehr spricht für eine Metallausführung. Faustregel hier: Wird der TA direkt auf dem Automation Island oder an der Maschine angeordnet, ist Metall für das Gehäuse vorzuziehen. Das gilt natürlich insbesondere an den Stellen, wo hohe mechanische und thermische Belastungen auftreten – beispielsweise bei Schweißrobotern. Abb. 3.18: IP 20 HIFF Box 2 Ports RJ45 44 Bei der richtigen Auswahl des zu verwendenden IP-65/67-Interfaces gibt es klare Entscheidungshilfen für den Planer. Geht es um den Aufbau der Infrastruktur nach den Regeln der Strukturierten HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien Verkabelung im Industriebereich, greifen die Normen ISO/IEC 24702 oder EN 50173-3, die die Verwendung des PushPull Interfaces (sog. Variante 4) zwingend vorschreiben. Mit dieser Festlegung wird die maximale Steckkompatibilität im Netzwerk sichergestellt. Hinweis: Die Ausführung des Industrieoutlets und des verwendeten IP-65/67-Interfaces sollten qualitativ möglichst gleichwertig sein. Das heißt, ein Kunststoffoutlet sollte mit Kunststoffinterface und ein Metalloutlet mit einem Metallinterface ausgerüstet sein. Gleiches gilt für die Verwendung der Stecker/Systemcords. So ist bspw. ein PushPull oder ein Han® 3 A Interface in Kunststoff- und Metallausführung grundsätzlich steckkompatibel. Praktische Aspekte im Betrieb (bspw. Verhalten unter extremen Temperaturschwankungen) und während der Alterung (z. B. Steckzyklen) lassen einen solchen Mix allerdings nicht als sinnvoll erscheinen. Hinzu kommt, dass die Robustheit und Benutzerfreundlichkeit des Gesamtsystems im Vordergrund stehen sollte und deshalb alle Komponenten dieselben Eigenschaften aufweisen sollten, da im System immer die weniger robusten Komponenten die Gesamtqualität bestimmen. Im Sinne eines optimalen Preis-Leistungsverhältnisses sollte also auf die Durchgängigkeit auch in Bezug auf das Material geachtet werden. Die im Industrieoutlet eingesetzte Verbindungstechnik muss in ihrer Übertragungsqualität (Kategorie) der bereits ausgewählten Übertragungsklasse für die Verkabelungsanlage entsprechen. Da in der Kupfertechnik fast ausschließlich RJ45-Verbinder eingesetzt werden, hat der Planer Zugriff auf ein Leistungsspektrum von Kat. 5 (100 MHz, GigabitEthernet) über Kat. 6 (250 MHz) bis hin zu Kat. 6A (500 MHz, 10-Gigabit-Ethernet). Um eine möglichst lange Nutzungsdauer der Strukturierten Verkabelung gewährleisten zu können, sollte die 10-Gigabittaugliche Lösung gewählt werden. People | Power | Partnership Sämtliche Verkabelungskomponenten im Ha-VIS preLink®-Programm, die auch in den Industrieoutlets zum Einsatz kommen, sind 10-Gigabit-tauglich. Wird die Planung im Automation Island vorgenommen oder wird durch Vorgaben des Auftraggebers, z. B. durch Einsatz spezieller Maschinen oder Anlagenteile, explizit ein anderes Interface verlangt, sind mehrere Optionen denkbar. 111. Ha-VIS preLink® 10-Gigabit-tauglich Die gängigsten sind: • Han® 3 A in Kunststoff und Metall für RJ45 oder hybride Schnittstellen RJ45 und Power – empfohlen durch PNO • PushPull V.14 in Kunststoff und Metall für RJ45, SCRJ POF oder Power-Schnittstellen – empfohlen von der AIDA (Automation Initiative of German Domestic Automobile Manufacturers) • M12 D-Kodierung nur in Metall für die 4-adrige Datenübertragung nach Fast Ethernet – empfohlen von einer Reihe von Automatisierungsprofilen Die HARTING Technologiegruppe deckt diese und weitere Optionen durch ein vollständiges Programm von Steckverbindern, Industrieoutlets und Systemcords ab. Zu diesen Lösungen und diesem Produktportfolio stehen ausführliche Dokumentationen zur Verfügung, die bei Bedarf angefordert werden können. Robustheit und Benutzerfreundlichkeit Abb. 3.19: HARTING PushPull Outlet aus Kunststoff und Metall 45 111. Planungsrichtlinien Auswahl der System- und Verbindungscords Durchgängigkeit Belegungen Präzise Angaben Zum Zeitpunkt der Spezifikation der System- und Verbindungscords ist der Planungsprozess in der Regel bereits weit fortgeschritten und sind wesentliche Eckwerte für die System- und Verbindungscords bereits fixiert. Der Schutzgrad der verwendeten Interfaces ist festgelegt. Die Übertragungsqualität der Anlage und somit auch die geforderte Kategorie der Cords liegen fest. Anzahl und Längenvarianten der Cords sind über ein Mengengerüst, das im Laufe der Planungsarbeiten für die einzelnen Ports im Verteiler- und Anschlussbereich entstanden ist, zu ermitteln. Bleibt noch die Frage nach dem ein zusetzenden flexiblen Kabel in den Cords. Dazu können grundsätzlich alle Aussagen, die bereits zu den Installationskabeln gemacht wurden, herangezogen werden. Favorit im Industriebereich ist das PUR-Kabel, gefolgt von FRNC- und LSZHVarianten. PVC ist auch noch anzutreffen, hat gute Gebrauchseigenschaften (sehr gut biegsame, flexible Kabel) und ist relativ preiswert herzustellen. Demgegenüber stehen seine z. T. schlechten Eigenschaften im Brandfall: die Entwicklung toxischer Gase im Brandfall und das Entstehen von Salzsäure, beim Auftreffen von Löschwasser auf das brennende Material. Die aggressive Säure zerstört dann oftmals auch technische Einrichtungen, die nicht direkt vom Brand betroffen sind, was den Schaden weiter erhöht. Die Faustregel bei der Auswahl der richtigen Cords im Industriebereich lautet: Verwendung von geschirmten PUR-Leitungen (auch hier werden heutzutage vor allem PIMFe der Kat. 6, 6A oder 7 mit AWG-26- bis AWG-28-Litzen eingesetzt). Farbkennzeichnungen 46 Bevorzugt werden System- und Verbindungscords mit gleichwertigen Steckern an beiden Enden, z. B. RJ45-RJ45 im Schaltschrank oder PushPull RJ45PushPull RJ45 als Verbindungscord vom Industrieoutlet zur Maschine oder zum Gerät. Mischvarianten können im Einzelfall notwendig werden, wenn es um die Anbindung an das Automation Island geht. In der strukturierten Verkabelungsanlage selbst sind sie nicht notwendig. Auch die Belegung ist in der Strukturierten Verkabelung klar definiert, nämlich 1:1. Dabei hat sich für die Belegung von Cords der Farbcode nach TIA-568B durchgesetzt. Das Installationskabel wird demgegenüber in Europa zumeist nach TIA-568A aufgelegt. Der Unterschied zwischen beiden liegt darin, dass die Paare zwei und drei miteinander vertauscht sind. Wichtig ist die Durchgängigkeit der Belegungen. Dabei hat sich herausgestellt, dass sich auch die Festverkabelung nach TIA-568A mit der Verkabelung in System- und Anschlusscords nach TIA-568B gut vertragen. Das ist in Europa die zumeist eingesetzte Kombination. Alle anderen Belegungen in Cords sind explizit anzugeben. Dazu sind Schaltbilder hilfreich; außer-dem muss eine klare Kennzeichnung der Cords vorgenommen werden. Anderenfalls kann es im Betrieb zu Fehlfunktionen oder zur Zerstörung von Anlagenteilen (Controller, Switchports usw.) kommen. Aus diesem Grund ist die Kennzeichnung zwingend einzufordern. Im Industriebereich hat sich die Kennzeichnung von System- und Verbindungscords durch Kabelaufdrucke oder zusätzlich angebrachte Label durchgesetzt. Kommen spezielle Belegungsvarianten zum Einsatz, z. B. über-Kreuz-verschaltete Cords, ist dies auffällig zu kennzeichnen, z. B. mit Beschriftungen wie „CROSS-OVER“ oder „X-OVER“. Eine einheitliche Kennzeichnung über Farben hat sich im Netzwerkumfeld industrieller Verkabelung bisher nicht durchgesetzt. Farbkennzeichnungen werden jedoch auch zur Kennzeichnung von Markenprodukten eingesetzt. Besonders verbreitet ist das im Umfeld der Profilspezifischen Verkabelung. So lässt die PNO-Kabel und Systemcords für den Einsatz in PROFINET ausschließlich in einem Grünton zu (gelbgrün nach RAL 6018), SERCOS verlangt ausschließlich rote Kabel und POWERLINK nutzt die Kombination schwarzorange zur Wiedererkennung. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien 111. Abb. 3.20: HARTING Kabeltypen mit Bedruckung Für den Bereich der Dienste-neutralen Strukturierten Verkabelung setzt die HARTING Technologiegruppe die Farbe gelb ein, da diese Farbe weitgehend unbesetzt war. Das gibt dem Anwender zusätzlich die Möglichkeit, sich innerhalb einer Verkabelungsanlage schneller zurecht zu finden. Aus der Bewertung von industrietauglichen Cords aus dem MICE-Ansatz heraus spielt die mechanische Festigkeit eine besondere Rolle. Diese mechanische Festigkeit bewertet zulässige Auszugskräfte (Zugfestigkeit freier Steckverbinder am Kabel). M2 fordert hier 300 N und M3 sogar 500 N. Die übertragungstechnische Qualität von Systemund Verbindungscords hängt grundsätzlich von drei Komponenten ab: Auch zur Erfüllung dieser Anforderungen sind hochqualitative umspritzte Cords geeignet. Bewertet werden muss zudem immer die Gesamtkonstruktion, d. h. die Steckverbinder zusammen mit dem Kabel, dem Knickschutz und der entsprechenden Verarbeitung. • Übertragungseigenschaften der verwendeten Steckverbinder • Übertragungseigenschaften des verwendeten Kabels • Qualität der Konfektion Da die Qualität der verwendeten System- und Verbindungscords für die Betriebssicherheit der Verkabelung von Bedeutung ist, ist in letzter Zeit ein starker Trend zum Einsatz fertig konfektionierter Cords zu erkennen. Zusätzlich werden mehr und mehr umspritzte Steckverbinder in Cords nachgefragt, weil sie eine lange Haltbarkeit während des Betriebs der Verkabelungsanlage versprechen und oftmals sogar Kostenvorteile gegenüber herkömmlichen Cords aufweisen. People | Power | Partnership Die bei System- und Anschlusscords der HARTING Technologiegruppe für IP-20/30-Anwendungen eingesetzte Dual-Boot-Technologie garantiert eine schonende Verarbeitung von Kabel und Steckverbinder bei gleichzeitiger hoher Stabilität der Gesamtkonstruktion. Zugfestigkeit HARTING Dual-BootTechnnologie Die Kombination aus formgenauer Umspritzung und aufgesteckter rastender Knickschutztülle ermöglicht den sparsamen Einsatz von Umspritzmaterial. Das hat zur Folge, dass der Umspritzprozess insbesondere das Kabel thermisch weniger belastet, das Kabel die gewünschte Form behält und die optimalen Übertragungseigenschaften des Kabels nicht beeinträchtigt werden. 47 111. Planungsrichtlinien Klare Vorteile Abb. 3.21: HARTING PushPull Stecker umspritzt Abb. 3.22: HARTING RJ45 umspritzt und umspritzt mit Dual Boot Die vorgefertigte Knickschutztülle wird nach dem Umspritzen aufgesteckt und verhindert das Abknicken des Kabels selbst unter Extrembedingungen. Zusätzlich bietet die Dual-Boot-Technologie eine Reihe weiterer Vorteile für den Anwender: Um Planern und Anwendern bessere Bewertungsmöglichkeiten für Systemcords an die Hand zu geben, sind Systemcords als Verkabelungskomponente seit dem Jahr 2000 nach Kategorien definiert. Somit wird es einfacher, die notwendige Performance der Systemcords in der Verkabelungsanlage festzulegen. Für Fast Ethernet- und Gigabit-EthernetAnwendungen sollten mindestens Kat.-5- und Kat.6-Cords zum Einsatz kommen. Sind bereits 10Gigabit-Ethernet-Anwendungen im Netzwerk eingebunden, kommen Kat.-6- und Kat.-6A-Cords zum Einsatz. • Farbliche Kombination von Umspritzung und Knickschutztülle zur Kennzeichnung (bei HARTING Standardcords sind bspw. grau für Kat. 5 und schwarz für Kat. 6) • Zusätzliche spätere Farbkodierung durch aufrastbare Kodierungsringe möglich • Aufnahme von RFID-MiniTags in den Kodierungsringen, vorgesehen zur Positionsbestimmung und Verwaltung von gesteckten Cords und Verbindungen • Gute Handhabung, besonders beim Entriegeln der Cords bei engen Port-Konfigurationen • Schutz der Entriegelungslasche – Verhaken der Cords untereinander im ausgepackten Zustand wird verhindert 48 Hinweis: Neben der Spezifikation der Systemcords sind die Faktoren Konfektion und Verarbeitung von entscheidender Bedeutung für den Nutzer. Sie bestimmen über die Lebensdauer dieser Verkabelungskomponente. Ist der Einsatz qualitativ hochwertiger Cords gewünscht, um die Sicherheit und Nutzungsdauer der Verkabelung insgesamt zu erhöhen, sind neben der Kategorie auch Verarbeitungsmerkmale wie Knickschutz, Umspritzung oder spezielle Fabrikate vorzuschreiben. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien Abnahmemessungen Zur Absicherung der Funktionstüchtigkeit der Verkabelungsanlage nach erfolgter Installation dienen Abnahmemessungen. Bei Strukturierten Verkabelungen haben sich Abnahmemessungen nach Permanent-Link-Konfigurationen als praktikabel und sinnvoll durchgesetzt. Diese Messungen betrachten ausschließlich den fest installierten Teil der Verkabelungsanlage – also ohne die System- und Anschlusscords. Das ist deshalb sinnvoll, weil Cords im Betriebsverlauf einer Verkabelungsanlage häufig getauscht oder verändert werden, während der fest installierte Teil – Permanent Link – Bestand hat. Wie diese Tests genau durchgeführt werden sollten, ist im Kapitel Installation, Abschnitt Abnahmemessungen beschrieben. Die Gerätetechnik für die Abnahmemessungen ist weit entwickelt. Die Messergebnisse sind aber nur dann aussagekräftig und damit sinnvoll verwertbar, wenn einige Parameter beachtet werden. Dazu sollte in der Planung in Abstimmung mit dem Anwender und evtl. bereits vorhandenen Vorgaben und Richtlinien zur Qualitätssicherung folgendes klar beschrieben werden: • Vorgabe, was zu messen ist, anhand der Verkabelungsstrecken entsprechend der Ausführungsplanung (Diese Vorgabe ist gleichzeitig die Basis für die Zuordnung, Ablage und Sicherung der Messprotokolle, die dem Anwender später zur weiteren Pflege übergeben wird) • Pflichtangaben im Protokoll mit Namen der Prüfer, Tag der Prüfung, verwendetes Equipment etc. und evtl. auch Nachweis über den ordnungsgemäßen Zustand der Messgeräte (letztes Protokoll der technischen Überprüfung der Messgeräte durch den Hersteller oder eines von ihm autorisierten Dienstleisters) 111. Projektunterlagen vorgeschrieben sind. Zur Abnahmemessung ist es sinnvoll, die Normen und Leistungsklassen nochmals detailliert aufzuführen, um Missverständnisse und Fehler zu vermeiden. Abnahmemess-Protokolle sind nicht nur technisch wichtig, sondern können auch rechtliche Relevanz haben, z. B. dann, wenn der Installateur den ordnungsgemäßen Abschluss seiner Leistungen gegenüber dem Auftraggeber nachweisen muss. Eine solche Forderung könnte lauten: Abnahmemessung aller installierten Kupferverkabelungsstrecken nach ISO/IEC 11801 Permanent-Link-Übertragungsklasse EA bis 500 MHz für geschirmte Systeme ... • In Einzelfällen ist es auch sinnvoll, einen bestimmten Ausbildungs- und Qualifizierungsgrad des Fachpersonals zu fordern, das die Abnahmemessungen durchführt. Die oben angegebenen Empfehlungen sollen nicht dazu führen, zusätzlich Projektunterlagen zu produzieren oder Kosten und Aufwand hoch zu treiben – ganz im Gegenteil. Je detaillierter und überlegter eine Leistung beschrieben wird, umso besser das Ergebnis. Und um Messungen präzise durchzuführen, ist eine weitreichende Qualifikation notwendig: Allein bei der Auswahl der Testgrenzwerte von TPVerkabelungen für den Permanent Link bekommt der Tester mehr als zehn mögliche Optionen angezeigt. Wählt er eine dieser Optionen aus, erhält er erneut mehr als zehn Wahlmöglichkeiten. Das ist nicht weiter kompliziert – wenn man denn weiß, nach welchen Kriterien die Messungen durchgeführt werden. Für einen erfahrenen Techniker, der sich auch kontinuierlich fortbildet, sind solche Anforderungen kein Problem. Richtlinien • Vorgabe, wie zu messen ist, d. h. Abnahmemessungen erfolgen immer nach den Normen und Leistungsklassen (Übertragungsklassen), die in den People | Power | Partnership 49 111. Planungsrichtlinien Teststellungen bieten Sicherheit Qualitätsplan Darüber hinausgehende Tests oder Untersuchungen sollten im Vorfeld der Errichtung der Verkabelungsanlage abgeschlossen werden. Dazu können bspw. Teststellungen, die Prüfung spezieller Verkabelungsstrecken oder auch die Zertifizierung von Verkabelungskomponenten bzw. ganzer Verkabelungsstrecken dienen. Eine solche Vorgehensweise wird oftmals bei sehr umfangreichen Projekten gewählt, um Konzepte oder Lieferanten auszuwählen, das Zusammenspiel verschiedener Techniken oder Gewerke zu simulieren und Risiken während der Bauphase zu minimieren. Allerdings sind damit hoher Aufwand und hohe Kosten verbunden. Um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen, ist eine gute Vorbereitung das A und O. Es muss sichergestellt sein, dass die Leistungen, die überprüft oder verglichen werden sollen, exakt beschrieben sind. Für die weitere Sicherstellung der Funktionalität und Qualität der Verkabelungsanlage sieht die Standardisierung auch den sog. Qualitätsplan vor (s. a. EN 50174-1 Kapitel 5.1.2), der zwischen Auftraggeber und Auszuführendem (Installateursfirma) vereinbart wird. Die Basis jeder Qualität und somit auch eines Qualitätsplanes wird durch eine gute Planung, die genaue Beschreibung der zu errichtenden Infrastruktur und eine gut gegliederte Dokumentation gelegt. Deshalb hier nochmals die wesentlichen Punkte für die Planung einer Strukturierten Verkabelung im Industrieumfeld: • Beschreibung des Umfangs der zu errichtenden Verkabelungsanlage möglichst auf Basis von Grundrissen, Gebäude- und Hallenplänen usw. • Beschreibung von Topologie, Nutzungsart und wichtiger normativer Grundlagen, die zur Planung der Verkabelungsanlage herangezogen werden • Auseinandersetzung mit den wichtigsten Anforderungen der Installationsorte (Umgebungskanäle nach MICE), um definieren zu können, wo erhöhte Anforderungen an die Verkabelung gestellt werden und beschreiben Sie diese wird gemessen wird nicht gemessen Feldtester Haupteinheit Verteilerfeld RJ45 Anschlussdose Feldtester Remote-Einheit Abb. 3.23: Grundsätzlicher Messaufbau Permanent Link 50 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Planungsrichtlinien Achtung: Verweisen Sie nicht auf unendlich viele Normen und Vorschriften. Die Normung für Strukturierte Verkabelung im Industriebereich ist gut strukturiert und beinhaltet jeweils im Kapitel Einleitung ein übersichtliches Bild mit Verweisen zu nahestehenden Normen. Oftmals sind einige Forderungen europäischer und internationaler Normen nicht vereinbar mit Forderungen nordamerikanischer Normen. Eine bloße Aufzählung verbietet sich also. 111. gabe besser steuern zu können. Viele liefern heute auch die Basis für die Dokumentationen im späteren Betrieb und für der Instandhaltung oder Erweiterung der Verkabelungsanlage. Wichtig ist aber die Möglichkeit, Dokumente, Typenblätter und Reports von Herstellern oder anderen Beteiligten einbinden und verarbeiten zu können. Das erspart Zeit, senkt Fehlerquoten, z. B. bei der Übernahme von Daten, und erlaubt die stetige Anpassung, wie Aktualisierung der Dokumentation, an sich verändernde Bedingungen. Daten aus erster Hand • Festlegung der Anforderungsprofile für Verkabelungskomponenten nach Performance (Übertragungsklassen) und MICE (Schutzgrade, Temperaturbereiche, EMV-Festigkeit usw.) und quantifizieren Sie sie in einem Mengengerüst. • Greifen Sie auf Erfahrungen der Hersteller und Anbieter von Industrieverkabelungssystemen zurück, die abgestimmte Komponenten mit entsprechenden Prüfungen und Nachweisen zur Leistungsfähigkeit im Programm haben. • Dokumentieren Sie von Anfang an diese Planungen in übersichtlicher Form und ergänzen Sie sie durch technische Datenblätter, Produktinformationen sowie Prüf- und Testberichte. • Schreiben Sie technisch exakte Abnahmemessungen vor und fordern Sie den Nachweis technischer Qualifizierung der ausführenden Firmen oder Mitarbeiter. Bei der Erfüllung dieser Aufgabe kann eine leistungsstarke Planungssoftware sehr hilfreich sein. Mittlerweile werden zahlreiche gute Produkte am Markt angeboten. Oftmals haben Planungsbüros Module jedoch selbst angepasst oder sogar komplett entwickeln. Je nach Ausrichtung gibt es Schnittstellen, die z. B. besonders für die Erstellung von Ausschreibungen geeignet sind. Andere helfen, komplexe Projekte bis zur Realisierung und Über- People | Power | Partnership 51 111. 52 Planungsrichtlinien HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) KAPITEL 4 Installationsrichtlinien 4 Installationsrichtlinien 1v. Installationsrichtlinien Struktur ist das A und O Wie gut die Ausführungsplanung für ein Verkabelungsprojekt auch sein mag, entscheidend ist letztendlich die Qualität der Installation. Denn Leistungsfähigkeit und störungsfreier Betrieb der Verkabelungsanlage über eine lange Nutzungsdauer sind Ergebnisse hochwertiger Arbeit. Eine fachgerechte Ausführung der Installationsarbeiten ist daher von grundlegender Bedeutung. Neben einer fundierten Ausbildung des Installationspersonals sind beim Aufbau eines Netzwerks deshalb Erfahrung und Fingerspitzengefühl gefragt. Je größer und komplexer ein Bauvorhaben, desto wichtiger ist für den Installateur außerdem eine strukturierte Vorgehensweise. Für die optimale Vor-bereitung sind folgende Arbeitsschritte besonders empfehlenswert: • Stetige Weiterbildung (z. B. Installationspraxis in der Datennetzwerktechnik, neue Verkabelungsprodukte, Abnahmemessungen und Standards) • Intensives Studium der Projektunterlagen (bei Unklarheiten oder Problemen sollte schon im Vorfeld eine Klärung mit dem Projektanten oder Auftraggeber erfolgen) • Beschaffung von Montageanleitungen und Installationsrichtlinien für die Klärung der Installationsvoraussetzungen der verwendeten Verkabelungsprodukte Hinweis: Hersteller bieten für viele ihrer Produkte Montageanleitungen auf ihren Webseiten an. Wir empfehlen das Herunterladen und Ausdrucken vor Installationsbeginn. Wer ganz sicher gehen möchte, kann auch einzelne Muster der Produkte beziehen und die Montage „testen“. Auf diese Weise können Zeitverlust und Ärger auf der Baustelle vermieden werden. Zudem bieten viele Hersteller oder ihre Partner unterstützende Schulungen und Trainings an. People | Power | Partnership • Planung der Installationsarbeiten in Abstimmung mit der Projektleitung, insbesondere um Probleme mit Baufreiheit, Zugangsberechtigungen u. ä. zu vermeiden (Hier kann es sinnvoll oder sogar notwendig sein, für die Zeit des Projekts spezielle Baustelleneinrichtungen vorzusehen, z. B. einen abgeschlossenen Technik- und Lagerraum, ein Meisterbüro oder einen Baucontainer. Diese Räumlichkeiten können für Besprechungen mit dem Installationsteam oder die Übergabe notwendiger Unterlagen genutzt werden) Planung • Einweisung des eigenen Personals mit Erläuterungen zu wichtigen Details, z. B. Zugang, Zufahrten, Baustellenausweise, Fluchtwege und Sicherheitsbestimmungen sowie wichtige Kontaktdaten (vor allem Telefonnummern) von Bauleitung, Pförtnern, Wachpersonal, Notdiensten und Partnern, Lieferanten und Speditionen. Weiterhin sollten Materialund Werkzeuglager eingerichtet sein oder Materialien und Werkzeuge bedarfsgerecht auf die Baustelle geliefert werden Einweisung • Gliederung in Bauabschnitte und Projektphasen, um die Durchführung von Installationsarbeiten bei großen Projekten übersichtlich zu gestalten (dies muss stets in Übereinstimmung mit der Projektleitung oder dem Auftraggeber geschehen). Während der Arbeiten ist auf die Übereinstimmung von Projektunterlagen und Ausführung zu achten. Abweichungen sind schriftlich festzuhalten und der Projektleitung zur Kenntnis zu geben oder im Einzelfall vorher mit ihr abzustimmen und von ihr zu genehmigen. Besonders wichtig in diesem Zusammenhang ist die konsequente und haltbare Beschriftung und Kennzeichnung von Kabeln an beiden Enden vor Verlegung oder sofort nach erfolgter Verlegung Bauabschnitte Projektunterlagen • Abschluss der Arbeiten durch Abnahmemessungen und saubere Protokollierung aller Arbeiten. Hierzu sind die Projektunterlagen zu nutzen (Kabeltrassierung, Verlegepläne, Schrankbelegungspläne, Kabel-, Trassen- und Portbeschriftung) und natürlich die Protokolle der Abnahmemessungen Weiterbildung Dokumentation Protokoll 53 1v. Installationsrichtlinien EN 50174–2 EN 50174-3 EN 50346 EN 50310 Die Nachbesserung fehlerhafter Strecken erfolgt wiederum mit abschließender Überprüfung durch eine Abnahmemessung. Die eingehende Beschäftigung mit dem jeweiligen Projekt vorab ist zwingend geboten. Dies gilt insbesondere für Verkabelungskomponenten im Industriebereich. Grundsätzlich empfiehlt es sich, in regelmäßigen Abständen Weiterbildungsangebote zu nutzen, wie sie z. B. vom BdNI (Bildungsinitiative der Netzwerk Industrie), im Rahmen von Foren (Tech Forum der LANline in Deutschland, Österreich und der Schweiz, swissTnet in der Schweiz) oder auch von den Herstellern selbst angeboten werden. Wer diese Angebote nicht nutzen kann und trotzdem gut vorbereitet sein will, der sollte mit dem Hersteller oder Lieferanten des eingesetzten Verkabelungssystems in Verbindung treten, um Muster zu erbitten oder um einen Ortstermin zu vereinbaren. Installationshandgriffe können ggf. im Vorfeld geübt werden, um die Sicherheit im Umgang mit den Komponenten zu erhöhen und den Zeitaufwand im Feld zu minimieren. Normen Dieses Kapitel nimmt die europäische Norm EN 50174–2 als Referenz, die die Installation von Kommunikationsverkabelung (Teil 2: Installationsplanung und Installationspraktiken in Gebäuden) regelt. Die benachbarte europäische Norm EN 50174-3 beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Installationsplanung und -praxis von Anlagen im Freien. Diese Thematik wird hier allerdings nicht tiefergehend behandelt. Die europäische Norm EN 50346 setzt sich mit der Prüfung installierter Verkabelungsstrecken auseinander. Diese Thematik wird im Abschnitt „Messen und Prüfen von Verkabelungen“ vertieft. Die europäische Norm EN 50310 behandelt das Thema Potenzialausgleich und Erdung. Da dieses Feld eng mit der Verarbeitung und Installation von Verteilerkomponenten verknüpft ist, findet es hier Beachtung. Weitergehende Details sind im Kapitel „Schirmung und Erdung“ zu finden. Außerdem können auf diese Weise auf der Baustelle Fehler vermieden werden. Zum Beispiel: Der Steckverbinder ist montiert, aber der Installateur hat vergessen, vorher das Gehäuse oder die Verschraubung auf das Kabel zu schieben. In diesem Fall heißt es nämlich: abmontieren und von neuem beginnen. 54 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien 1v. Gutes Werkzeug – gutes Ergebnis Neben einer fundierten Ausbildung ist gutes Werkzeug das Wichtigste, was der Installateur benötigt, um seine Arbeit qualitativ hochwertig auszuüben. Dabei sind neben den allgemein üblichen Arbeitsmitteln folgende unverzichtbar: • Scharfe Kabelschere Sie dient dazu, das Kabel abzuschneiden. Nur wenn die Kabelschere stabil und wirklich scharf ist, werden auch die massiven Kupferleiter sauber durchtrennt. Das ermöglicht die weitere Konfektion des Kabels, ohne eine erneute Nachbearbeitung der Schnittstelle. • Abmantelwerkzeug Hier gibt es unterschiedlichste Konstruktionen, wobei sich erfahrungsgemäß ein Universal-Abmantler besonders gut bewährt hat. Letztlich handelt es sich dabei um ein einfaches Werkzeug, das jedoch für unterschiedliche Kabelkonstruktionen und Kabeldurchmesser schnell und zuverlässig seine Dienste tut. Will man das Abmanteln sowie das Einritzen von Folien in einem Werkzeug kombinieren, gibt es dafür verschiedene Werkzeuge. Welches optimal ist, muss der Installateur individuell und in Abstimmung auf den jeweiligen Einsatzbereich entscheiden. Empfehlenswert sind einfache Arbeitshilfen, auf die auch unter schwierigen Bedingungen verlässlich funktionieren. Werkzeugempfehlungen Abb. 4.1: Typisches Werkzeugset Abb. 4.2: Universal Abisolierwerkzeug und HARTING Kabelschere • Folienschneider Dieser ist besonders zum Anritzen der Folien gerade bei PIMF-Konstruktionen hilfreich. Abb. 4.3: Folienschneider IDEAL • HARTING RJ Industrial® Stripping Tool Erstreckt sich die Installation bis in das Automation Island hinein, hat man oftmals mit Sternvierer-Kabeln zu tun, so wie sie bei PROFINET spezifiziert sind. HARTING PROFINET-Kabel sind mit einem zusätzlichem Innenmantel ausgerüstet, der die FastConnect Technik bzw. HARTING Easy Stripping unterstützt. Das Easy-Stripping-Tool von HARTING wird mit zwei voreingestellten Klingen ausgeliefert, die exakt auf die Dimensionen der PROFINET-Kabeltypen A, B und teilweise C abgestimmt sind. Abb. 4.4: HARTING Easy-Stripping-Tool People | Power | Partnership 55 1v. Installationsrichtlinien • Seitenschneider Ein scharfer, robuster und möglichst abgewinkelter Seitenschneider ist zur Verarbeitung von Adern, aber auch Geflechtschirmen und Folien unabdingbar. Der Seitenschneider darf dabei nicht zu groß sein, damit das Werkzeug auch an schwer zugänglichen Stellen verwendet werden kann. Werkzeugempfehlungen Abb. 4.5: HARTING Seitenschneider Abb. 4.6: Ha-VIS preLink®-Montagezange • Ha-VIS preLink®-Montagezange Bei modernen Industrieverkabelungssystemen kommt Ha-VIS preLink® als Montagetechnik zum Einsatz. Diese Technik erlaubt eine schnelle, absolut prozesssichere Verarbeitung von Datenkabeln bei späterer Bestückung des Steckgesichts (RJ45 oder M12). Die Datenkabel werden mit dem sog. Abschlussblock konfektioniert, wobei die Montagezange das Einpressen aller acht Adern in die IDCKontakte bei gleichzeitig korrektem Abschneiden der Überlängen garantiert. Die acht IDC-Kontaktierungen und das Ablängen werden in einem Arbeitsgang innerhalb weniger Sekunden erledigt. • 22er-Maulschlüssel und Kreuzschlitz-Schraubendreher Diese Werkzeuge gehören zur Standardausrüstung jedes Installateurs. Verschraubungen an Datenverkabelungskomponenten für Netzwerktechnik von HARTING sind durchgängig mit M22-Verschraubungen ausgerüstet. In Verbindung mit der Konfektion von robusten AWG-22-Installationskabeln ist ein 22er- bzw. 24er-Maulschlüssel häufig einzusetzen. Viele Gehäuse, wie z. B. Industrieoutlets u. ä., werden verschraubt. In der Industrie haben sich dazu weder Inbus- noch Torx-Schrauben durchgesetzt. Die HARTING Gehäuse sind deshalb durchgängig mit Kreuzschlitzschrauben ausgerüstet. Abb. 4.7: Maulschlüssel und Kreuzschraubendreher 56 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien Alles dreht sich um Kabelverarbeitung Wesentlicher Teil der Installationsarbeit zur Errichtung einer Verkabelungsanlage ist die sorgfältige Arbeit mit dem Installationskabel. Die Vorbereitung des Kabels, also das Ablängen, Abisolieren sowie das Einkürzen von Schirm und Folien, nimmt relativ viel Zeit in Anspruch. Eine gute Vorarbeit ist Voraussetzung für die ordnungsgemäße Installation von Steckverbindern, Industriedosen oder Verteilerfeldern. An dieser Stelle setzt HARTING mit einer neuen Montagetechnik an. Das Ha-VIS preLink®-System beruht auf der Trennung von Anschlussbereich und Steckgesicht eines Steckverbinders (z. B. der RJ45-Buchse) und vereinfacht damit die Konfektionierung immens. Der Anschlussbereich ist in einem kleinen Bauteil, dem Ha-VIS preLink®-Abschlussblock realisiert. Dieser Abschlussblock ist als HF-tüchtige Aderendhülse für das Datenkabel angelegt, das immer gleich konfektioniert wird. Somit ist nicht nur die einfache und schnelle Konfektionierung eines Datenkabels gewährleistet, sondern auch der immer gleiche Konfektionsvorgang, der nicht mehr von spezifischen Gegebenheiten einzelner Steckverbinder abhängt. Um Ha-VIS preLink®-Abschlussblock und Kabel zu verbinden, ist das Kabel in gewohnter Weise vorzubereiten. Dazu wird zuerst der Kabelmantel mittels 1v. Abmantelwerkzeug oder Cutter auf einer Länge von ca. 4 bis 5 cm entfernt. Danach ist das Kabelgeflecht auf 1 cm einzukürzen und über den Kabelmantel nach hinten umzuschlagen. Hinweis: Den Ha-VIS preLink®-Abschlussblock gibt es neben der Ausführung für Installationskabel in AWG 22 und AWG 23, egal ob Massivleiter oder Litzen (transparent gelb), auch in einer Ausführung für Flexkabel in AWG 26/27 (transparent weiß). Handhabung und Leistungsfähigkeit sind exakt gleich. Lediglich die eingesetzten Schneidklemmen (IDC-Kontakte) sind den unterschiedlichen Adernquerschnitten angepasst. In diesem Fall empfielt sich das zusätzliche Aufbringen einer Kupferklebefolie. Gerade bei Einsatz der Ha-VIS preLink®-M12-Komponenten wird die zusätzliche Kupferfolie empfohlen. Das erhöht die Qualität der Schirmübergabe vom Kabel auf den Ha-VIS preLink®-Verbinder, die Verarbeitung ist sauber, was bei späteren Umbauten, wie bspw. dem Auswechseln von Ha-VIS preLink®-Steckgesichtern, hilfreich ist. Ha-VIS preLink® für Installationsund Flexkabel Montage Ha-VIS preLink® M12 D-Kodierung 4-polig, Kat. 5 Buchse Stecker Buchse Stecker Stecker Buchse M12 8-polig, Kat. 6A RJ45 8-polig, Kat. 6A Ha-VIS preLink® Abb. 4.8: Übersicht Ha-VIS preLink®-Abschlussblock und Verbinder People | Power | Partnership 57 1v. Installationsrichtlinien Alternativ kann man das umgeschlagene Schirmgeflecht mit Isolierband fixieren, ohne es einzukürzen. Damit vermeidet man Abfälle von Kupferdrahtgeflecht. Dieses Vorgehen ist bei den Ha-VIS preLink®RJ45-Komponenten das Beste. Anschließend werden die vier Folien der Adernpaare ca. 5 mm über dem Austritt aus dem Kabelverbund angeritzt und entfernt. Eselsbrücke mit Apfelbaum Hinweis: Die geforderten 5 mm werden nicht abgemessen, sondern durch die Verarbeitung erzeugt: Der Folienschneider oder der Seitenschneider wird unten am PIMF angesetzt. Dann werden die Folien entfernt. Das gewünschte Ergebnis ergibt sich dabei von allein. Nun werden die vier Adernpaare in die richtige Position gebracht. Dies ist notwendig, um die Adern entsprechend dem verwendeten Farbcode den Kontakten im Ha-VIS preLink®-Abschlussblock richtig zuzuordnen. Durchgesetzt hat sich für eine Festverkabelung (Verarbeitung von Installationskabeln) der Farbcode nach TIA-568A. Belegung nach TIA-568A 8-adrig 1 4 2 5 7 6 8 3 1 4 Belegung nach TIA-568B 2 5 8-adrig 7 6 8 3 Hinweis: In manchen Ländern wird der Farbcode nach TIA-568B bevorzugt. Wichtig ist lediglich, dass beide Enden eines Kabels nach dem gleichen Belegungsschema beschaltet werden. Um nicht immer eine Anleitung benutzen zu müssen, lässt sich für diese Aufgabe die „Eselsbrücke mit dem Apfelbaum“ gut nutzen: Das abisolierte Kabel ist so zu halten, dass in das offene Kabel hineingeblickt werden kann. Nun wird mit dem blauen Paar begonnen: Einfach nach außen biegen, sodass es nach oben links zeigt. Das ist der Himmel. Abb. 4.9: Vorbereitetes Kabel mit Schirmgeflecht und Kupferfolie 1 x 2 x x 6 x 3 Belegung nach Industrie-Ethernet 4-adrig Abb 4.10: Farbcodes zur Belegung des Ha-VIS preLink®-Abschlussblocks 58 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien Anschließend wird das grüne Paar nach oben rechts gebogen. Das sind die Blätter. Danach geht’s weiter mit dem braunen Paar. Dieses wird unten rechts angeordnet, das ist der Stamm. Und zum Schluss folgt das orangene Paar. Das sind die Äpfel, die schon heruntergefallen sind. Dieses gehört nach unten links. Hinweis: Bei einem in der oben beschriebenen Form vorbereiteten Kabel lässt sich der Kabelabschlussblock ohne größeren Kraftaufwand bis wenige Milimeter an den Kabelmantel heran nach unten schieben. Voraussetzung sind das saubere Auskreuzen der Paare zu Beginn und das gerade Führen aller acht Adern vom geöffneten Twist im Paar bis zum Ende. Viele Installateure versuchen die offenen Adernpaare vor der Weiterverarbeitung nochmals zusätzlich zu verdrillen. Das ist hier nicht notwendig, da der Ha-VIS preLink®-Abschlussblock bis direkt an das geöffnetet Kabel herangeschoben wird. Die Technik des zusätzlichen Verdrillens stammt aus Zeiten, wo lange Wege vom offenen Kabel bis zur Klemme zu überbrücken waren, bspw. bei Verteilerfeldern mit PCB-LSAPLUS-Anschlusstechnik. Wenn alles richtig angeordnet ist, müssten zwei Paare miteinander vertauscht (ausgekreuzt) werden und das Ergebnis sieht so aus wie in Abb. 4.11: Die Paare werden jetzt entdrillt (der Twist wird aufgelöst) und entsprechend Farbcode positioniert. Im Uhrzeigersinn heißt das immer Farbe-weiß, Farbe-weiß usw. Braunes und grünes Paar auf eine Länge schneiden. Dann wird das blaue und das orangene Adernpaar um 1 cm eingekürzt. So wird das spätere Einführen der Adern in den Abschlussblock erleichtert. So vorbereitet, lassen sich die Adern jetzt ganz einfach in den Abschlussblock einführen. Zuerst das braune und grüne Paar, anschließend folgen die restlichen Paare, blau und orange. Der Abschlussblock wird anschließend bis ganz nach hinten auf das Kabel geschoben und dann mit der Ha-VIS preLink®-Montagezange konfektioniert. Die richtige Position des Kabelabschlusses zum Einführen ist auf der Montagezange gekennzeichnet. (Vgl. Abb. 4.13) Die Montagezange drückt alle acht IDC-Kontakte auf die Adern und kontaktiert sie damit sicher. Gleichzeitig werden die überschüssigen Adernlängen abgeschnitten und das Datenkabel ist sicher konfektioniert. Dies ist ein immer wiederkehrender und gleicher Prozess – für alle zu verarbeitenden Datenkabel und Steckverbinder. Damit sind eine schnelle Montagefolge (Zeitersparnis), eine geringe Fehlerquote (Prozesssicherheit) und eine hohe Leistungsfähigkeit der so konfektionierten Datenstrecke garantiert. Ein geübter Monteur benötigt für die Konfektion eines Ha-VIS preLink®, einschließlich Kabelvorbereitung, weniger als eine Minute! Montage in weniger als 1 Minute Führt man diese Konfektion auf beiden Seiten des Kabels durch, erhält man die Vorstufe zum Link – daher der HARTING Name Ha-VIS preLink®. Abb. 4.11: Richtige Anordnung Abb. 4.12: Datenkabel mit Abb. 4.13: Einführung Abschlussbock der Paare im Datenkabel Ha-VIS preLink®-Abschlussblock in Ha-VIS preLink®-Montagezange People | Power | Partnership 1v. 59 1v. Installationsrichtlinien Montageanleitung Ha-VIS preLink® RJ45-Buchse Montageanleitung 1. Kabel abmanteln 2. Schirmung vorbereiten 3. Adern nach Farbcode ordnen 4. Adern nach Farbcode ins Modul 5. + 6. Beschriftungsfahne entfernen, dann Montagezange zum Einpressen der schieben Schneidklemmen und Kürzen der Adern verwenden 7. Modul in RJ45-Buchse einlegen u. 8. Schirmschelle mit Kabelbinder fixieren verschließen 60 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien 1v. Profil-spezifisches Kabel 4-adrig Generisches Kabel 8-adrig e eck str ngs -V Ha k Ver k®- Lin re IS p r sst ung bel a erk e eck k-V -Lin nt ane lu abe m Per M12 D-Kodierung 4-polig, Kat. 5 M12 X-Kodierung 8-polig, Kat. 6A RJ45 8-polig, Kat. 6A Abb. 4.14: Ha-VIS preLink®-Verkabelungsstrecke Abb. 4.15: Ha-VIS preLink®-Verkabelungsstrecken mit unterschiedlichen Steckgesichtern Ein so konfektioniertes Verkabelungssegment ist überprüfbar. Das bedeutet allerdings nicht, dass eine Prüfung auf der Baustelle zur Praxis werden soll. Auch ist dies kein Plädoyer für eine zusätzliche Messung (diese erfolgt im Rahmen der Abnahmemessung ohnehin noch). Es eröffnet jedoch unter Umständen interessante Perspektiven für den Ablauf von Installationen vor Ort. So bietet HARTING an, die vorkonfektionierten Verkabelungssegmente bereits geprüft auf der Baustelle zur Verfügung zu stellen. Für zeitkritische Projekte oder für Bauvorhaben, bei denen gutes Fachpersonal vor Ort nur begrenzt verfügbar ist, stellt eine Vorab-Prüfung die fehlersichere Alternative zur Vor-Ort-Montage dar. Voraussetzung hierfür ist ein verlässliches Aufmaß der Verlegestrecken, um die richtigen Längen und benötigten Stückzahlen vor Installationsbeginn zu ermitteln. Ist dies geschehen, kann sehr effektiv und sicher gearbeitet werden. Die gesamte Kabelvorbereitung und das Konfektionieren der Kabelabschlüsse entfallen. Stattdessen wird das vorkonfektionierte Ha-VIS preLink®-Kabelsegment einfach mittels der Einzugshilfe in die Trassen eingezogen. Damit ist die Installation weitestgehend vorbereitet. Natürlich ist wiederum auf eine gute Beschriftung der Kabelenden zu achten, um den Abschluss der Arbeiten ohne weitere Probleme ausführen zu können. Dazu werden dann lediglich die gewünschten Steckgesichter aus dem Ha-VIS preLink®Verbindersortiment ausgewählt, eingeklickt und entsprechend fixiert. People | Power | Partnership HARTING Ha-VIS preLink® unterstützt die beiden wichtigsten Bauformen leistungsfähiger Datennetzwerkschnittstellen, die sich auch im Industriebereich durchgesetzt haben: RJ45 und M12. Ha-VIS preLink® unterstützt RJ45 und M12 Die RJ45-Schnittstelle kommt in Verteilern und Anschlussdosen verschiedener Schutzklassen zum Einsatz. Für den Einbau in Schaltschränken und Datenverteilern reicht der Schutzgrad IP 20 aus. Bei Installationen im Feld wird das Ha-VIS preLink®RJ45-Buchsenmodul in IP 65/67 geschützte Gehäuse eingesetzt. Dazu dienen Adapter und Halterungen, die das Ha-VIS preLink®-Modul im HIFF (HARTING Industrie Form Faktor) fixieren. Diese Einbaumöglichkeiten gibt es für HARTING PushPull Interface (V.4), Han® 3 A Interface und Han® PushPull Interface (V.14), sowohl in Kunststoffals auch in Metallausführung. Die Verbindung von Kabelschirm und Ha-VIS preLink®-RJ45-HIFF-Gehäuse ist nach korrekter Konfektion konstruktiv immer gegeben. Anders als die Verbindung zwischen dem Ha-VIS preLink®-RJ45HIFF-Gehäuse und -Adaptern, Aufnahmen oder anderen Gehäuseteilen. Hier liegt eine Verbindung nicht zwangsläufig vor, sie wird sogar in einigen Fällen durch konstruktive Maßnahmen unterbunden. Ha-VIS preLink®-Modul und -Adapter in einem Han® 3 A Industrieoutlet bspw. sind im Ausliefe- 61 1v. Installationsrichtlinien 2 1 4 2 1 1 3 4 3 1 Maschennetz-Stahlflachband 2 Anschlusspunkte 3 Gebäudeerdung 4 Stahlbeton Abb. 4.16: Vermaschter Potentialausgleich Abb. 4.17: Ha-VIS preLink® mit Kabelschuh und Ha-VIS preLInk® mit Erdungsdraht M12Steckverbinder rungszustand immer voneinander isoliert. Das hat seinen Ursprung vor allem im Gerätebau, wo der Konstrukteur solche Bauelemente einsetzt und spezifische Erdungskonzepte realisieren möchte. Je nach verwendetem Schirmungs- und Erdungskonzept bei Errichtung der Verkabelungsanlage muss der Installateur also entscheiden, ob er das Gehäusepotenzial von Ha-VIS preLink® (und damit das Schirmpotenzial) auf andere Gehäuseteile legt oder nicht. HARTING: Vermaschung empfohlen Hinweis: HARTING empfiehlt beim Aufbau von Verkabelungssystemen grundsätzlich die durchgängige Kontaktierung von Schirm- und Gehäusepotenzialen (Vermaschung). Um das Gehäusepotenzial des Ha-VIS preLink®Moduls weiterzuleiten, besitzt es zwei Aufsteckmöglichkeiten für Kabelschuhe (3,2 mm für 1,5 – 2,5 mm2 Anschlussquerschnitt). Damit ist z. B. eine einfache Verbindung des Ha-VIS preLink®-Gehäuse- und Schirmpotenzials zum Gehäuse eines Metall-Industrieoutlets realisierbar. Die Grundregel hierbei lautet: Mindestens 1,5-mm2-Kupferleitung verwenden 62 (schwarz, nicht grün/gelb im Innern der Dose) und diese möglichst kurz halten. Beim Einsatz von M12-Steckverbindern (M12 für Datentechnik/Ethernet, das betrifft den 4-poligen Steckverbinder M12 D-Kodierung geschirmt und den in der Normung befindlichen 8-poligen, geschirmten M12 X-Typ nach IEC PAS 6w1076-2-109) stellt sich das Thema Weiterreichen des Schirmpotenzials auf Gerätegehäuse etwas einfacher dar. Der M12 ist aufgrund seiner Konstruktion als IP 65/67 geschützter Steckverbinder sehr robust aufgebaut. Die geschirmte Version ist grundsätzlich mit einem Metallgehäuse ausgestattet. Das Schirmpotenzial des Kabels wird an die Rändelmutter am Kopf des Steckers übergeben. Beim Einstecken und Aufschrauben des M12-Steckers auf die Buchse, bspw. in Geräten, wird das Schirmpotenzial an das Gehäuse der Buchse übergeben. Dieses wiederum ist in den allermeisten Fällen stets mit der Geräteaußenhaut und so mit der Gerätemasse verbunden. Für die Möglichkeiten der Weiterleitung von Schirmpotenzialen sehen Sie bitte das Kapitel Schirmung und Erdung und die Montageanleitungen oder Installationshinweisen der einzelnen Produkte ein. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien Auf den richtigen Verteiler-Standort kommt es an Zum Aufbau von Netzwerkverteilern in der Fläche werden Schaltschränke oder 19“-Datenverteiler genutzt. Der Aufstellort ist dem Lageplan der Ausführungsplanung zu entnehmen. Beim Aufstellen ist auf entsprechende Baufreiheit zu achten, auch um später einen einfachen Zugang zu den Türen zu gewährleisten. Um Stolperfallen zu vermeiden, sollte außerdem eine möglichst problemlose Anbindung zu Kabeltrassen oder -schächten vorhanden sein. Geht es lediglich um eine Netzwerkerweiterung oder -modernisierung, bei der auf bereits installierte Verteiler zurückgegriffen wird, sind die Einbaupositionen der Verteilerkomponenten zu bestimmen. Die Kabelführung im Innern der Verteiler ist entsprechend den Gegebenheiten im Verteiler auszuwählen. Dabei sind die zusätzlich zu verlegenden Kabel im Verteiler unabhängig von den bereits installierten Kabeln zu befestigen, um Möglichkeiten für spätere Umbauten oder Erweiterungen zu lassen. 1v. ausgestattet; die meisten von ihnen auch schon im Ha-VIS preLink®-HIFF. Für die Befestigung auf Montageplatten sind Boxen und Dosen in IP 20 am besten geeignet. Für das Aufrasten auf Hutschienen existieren spezielle Hutschienenoutlets. (S. Abb. 4.18) Für den 19“-Einbau gibt es Verteilerfelder mit in der Regel 1 HE und variablen Portzahlen. Grundsätzlich gilt, dass RJ45-Boxen und Hutschienenoutlets für zwei RJ45-Ports ausgelegt sind, während 19“-Verteiler höhere Portzahlen (bis zu 24) in einer 1 HE realisieren. Das Ha-VIS preLink® 19“-Verteilerfeld ist für 24 Ports ausgelegt, kann aber auch bedarfsgerecht mit nur wenigen Ha-VIS preLink®-Modulen bestückt werden. Im gleichen Verteilerfeld können auch Durchführungsbuchsen RJ45-RJ45, also sog. Bulkheads, untergebracht werden. Diese Bulkheads werden dann nicht mit einem Datenkabel konfektioniert, sondern auch rückwärtig mit einem RJ45-Systemcord angefahren. Damit lassen sich sehr flexible Schnittstellen, z. B. für Mess- und Prüfzwecke schaffen. Grundsätzlich stehen drei Befestigungsarten für Verteilerkomponenten zur Verfügung: Befestigung auf Montagewänden, auf Hutschienen oder in 19“-Gestellen. Beim Aufbau der Verteiler sind folgende Themen besonders zu beachten: Für alle drei Befestigungsarten hat HARTING passende Verteilerkomponenten entwickelt. Alle Verteilerkomponenten sind mit modularen RJ45-Buchsen • Zuführung der Kabel mit Befestigung an Gitterrosten oder Einlegen in Kabelkanäle Kriterien beachten! • Wahl des richtigen Verteilerstandorts Hinweis: Abstände zu anderen Leitungen, insbesondere zur Stromversorgung oder zu Steuerleitungen mit hohen Impulsspannungen beachten. Abstände beachten! • Einbaupositionen der Verteiler nach Vorgabe und Beschriftung der Ports sofort nach Installation der Kabel Abb. 4.18: Hutschienenmodul mit zwei RJ45-Ports People | Power | Partnership • Einhaltung von ausreichend Abstand zur Fronttür oder zu anderen Komponenten, um ein problemloses Handling der Systemcords zu gewährleisten 63 1v. Installationsrichtlinien Wanddurchführung Abb. 4.19: 19“-Verteilerfeld mit Bulkhead Abb. 4.20: 19“-Verteilerfeld mit Ha-VIS preLink® RJ45 • Vorsehen von Komponenten zur Kabelführung im Frontbereich bei hoher Portzahl wenn aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit Schränke zum Einsatz kommen oder wenn der Zugang zu Verteilern nur einem begrenzten Personenkreis gewährt wird. In diesen Fällen arbeitet man mit Wanddurchführungen: Diese Kupplungselemente werden in der Schaltschrankoder Verteilerwand montiert und bilden damit eine Steckstelle aus, die nach innen in IP 20 und nach außen in IP 65/67 ausgeführt ist. • Erdung der Verteilerkomponenten über ausreichend dimensionierte Erdungsbänder (Anschluss an die Potenzialausgleichsschiene im Schrank) • Beachtung der Kabelführung im Schrank (möglichst mit Kabelreserve für eventuelle spätere Umbauten) und das seitliche Abfangen der Kabel mit Kabelbindern Im Industriebereich wird nicht selten verlangt, Verkabelungsstrecken auch oder ausschließlich von außen steckbar auszuführen. Auf diese Weise soll das Öffnen von Verteilern auf ein absolutes Minimum reduziert werden. Das spielt bspw. in Bereichen mit hoher Belastung (Feuchtigkeit, Schmutz) eine Rolle, HARTING bietet solche Wanddurchführungen für alle unterstützten Interfaces, also HARTING PushPull V.4, Han® 3 A, Han® PushPull V.14 und M12 an. Der rückseitige Anschluss des Datenkabels kann über die Ha-VIS preLink®-Technik erfolgen. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die Wanddurchführung mit der Doppelkupplung auszustatten (Bulkhead). Dann ergibt sich der rückseitige Anschluss auch als Steckstelle mittels RJ45-Systemcords. Für die Montage der Wanddurchführung muss zunächst eine Öffnung hergestellt werden. Daraufhin werden die Löcher für die Befestigungsschrauben entsprechend der Bohrschablone gebohrt – und schon kann die Wanddurchführung eingesetzt und befestigt werden. Abb. 4.21: PushPull-Wanddurchführung 64 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien Hinweis: Das Bulkhead ist für die Strukturierte Verkabelung relativ neu. Erst mit der Erweiterung des Anwendungsgebiets auch auf Industriegebäude wurde das Bulkhead als Bauteil berücksichtigt. Eine solche Doppelkupplung oder auch Bulkhead wird normativ in der ISO/IEC 11801 (Strukturierte Verkabelung) als eine Steckstelle gezählt. Die Profil-spezifischen Verkabelungen, z. B. PROFINET, bewertet das Bulkhead mit zwei Steckstellen. Da PROFINET nur max. sechs Steckstellen im Link zulässt, können hier nur maximal zwei Bulkheads in der Strecke zur Anwendung kommen. 1v. Bulkhead Konsequent zu Ende gedacht: End-to-End-Link Anzahl Steckverbinder 2 4 6 End-to-End-Link 100 m Channel Abb. 4.22: PROFINET-Verkabelungsstrecken Outlets – in die Nische gebaut Zum Anschluss von Geräten, Maschinen oder Anlagenteilen wie auch zur Anbindung von Automation Islands werden in der Industriehalle Outlets gesetzt. Die Position der einzelnen Industrieoutlets ist wiederum den Unterlagen der Ausführungsplanung zu entnehmen. Auch wenn Industrieoutlets recht stabil ausgeführt sind, sollte auf eine zweckmäßige Anbauposition geachtet werden. So ist die Montage direkt an Fahrstraßen oder Transportwegen möglichst so zu wählen, dass ein direkter Zusammenstoß mit Fahrzeugen People | Power | Partnership nicht möglich ist. Das lässt sich ganz einfach durch die gewählte Anbauhöhe oder die Nutzung von Nischen oder anderen geschützten Positionen, beispielsweise in der Nähe von Pfeilern, bewerkstelligen. Ähnliches gilt für den Anbau an Maschinen oder Anlagenteilen. Industrieoutlets bauen zwischen 60 bis 80 mm auf. Maschinenführer oder Einrichter, die mehrmals täglich an den Outlets vorbeigehen, werden es zu schätzen wissen, dass die Wege freibleiben und die Outlets geschützt angebracht sind. Ist die Ausführung der Industrieoutlets nicht ohnehin schon explizit vorgeschrieben, gelten folgende Grundsätze: Zweckmäßige Anbauposition 65 1v. Installationsrichtlinien • Der Anbau der Outlets sollte an geschützten Positionen in Umgebungen mit schwachen Umgebungsanforderungen (MICE-Klasse 1) erfolgen. Die Nutzung von AP-Boxen mit RJ45-HIFF-Modulen (IP 20 bis IP 44/54) ist geeignet. • Beim Anbau der Outlets in Umgebungen mit starker Belastung, beispielsweise durch Schmutz, Feuchtigkeit oder Schwingungen direkt an Maschinen (MICE-Klasse 2 und 3), ist eine Nutzung von Industrieoutlets IP 65/67 in Kunststoff geeignet. • Beim Anbau der Outlets in stark belasteten Umgebungen und im Außenbereich (MICE-Klasse 2 und 3, evtl. erweitert um Anforderungen zum Schutz gegen Schweißfunken oder extreme Temperaturen) ist die Nutzung von Industrieoutlets IP 65/67 in Metall geeignet. • Zur Errichtung einer Infrastruktur in Industrieund Zweckgebäuden (Strukturierte Verkabelung) eignet sich der Einsatz von HARTING PushPull RJ45 Interface. • Zur Erweiterung einer Infrastruktur oder bei bereits vorhandener breiter Anwendung der HARTING Han® 3 A Technik (ist in vielen Branchen im Außenbereich und auch bei der Ausrüstung von Werkstätten, Hangars und im Logistikbereich anzutreffen) eignet sich der Einsatz von HARTING Han® 3 A RJ45 Interface. • Beim Andocken an Automation Islands sollte immer normenkonform mit HARTING PushPull RJ45 Interface gearbeitet werden. Nur dieses Steckgesicht unterstützt umfassend spätere Nach- und Umrüstungen sowie Erweiterungen gerade auch beim Wechsel von Fast Ethernet auf Gigabit-Ethernet. Dadurch werden teure Nachverkabelungen vermieden. HARTING führt eine vollständige Palette von Metall- und Kunststoff Industrieoutlets. Viele dieser Outlets sind bereits mit Ha-VIS preLink®-Technik ausgestattet, die gerade auch bei IP 65/67-Ausführungen die Montage erheblich erleichtert. Kriterien IP 65/67Interface Die richtige Auswahl des IP 65/67-Interfaces – wenn nicht bereits explizit vorgeschrieben – erfolgt nach folgenden Kriterien: Hinweis: Die Verkabelung innerhalb von Anlagen oder auf dem Automation Island erfolgt entsprechend der Profilspezifikation hauptsächlich 4-adrig mit der Ethernet-RJ45-Belegung der Kontaktpaare 1/2 und 3/6 bzw. nach D-Kodierung beim M12. Die Erweiterung dieser Verkabelungsrichtlinien auf 8-adrige Verkabelung wird derzeit vorbereitet, um auch Gigabit-Ethernet basierte Protokolle nutzen zu können. Deshalb sind bereits alle gebräuchlichen Interfaces und Steckverbindertypen in 8-poliger/8-adriger Ausführung erhältlich. Selbst die M12-Schnittstelle ist nach IEC PAS 61076-2-109 heute schon 8-adrig als X-Typ verfügbar. Somit ist der Migrationspfad 66 • Zur Weiterführung der Verkabelung auf dem Automation Island oder innerhalb der Anlage erfolgt die Auswahl des richtigen Interfaces über die Installationsrichtlinien des eingesetzten Profils. Zum überwiegenden Teil kommen hier HARTING M12 D-Koderierung oder HARTING Han® PushPull bzw. Han® 3 A zum Einsatz. von 4- zu 8-adriger Verkabelung vorgezeichnet und produkttechnisch bereits realisiert. Industrieverbände wie PNO (PROFIBUS/PROFINET Nutzer Organisation) treiben die Entwicklung der notwendigen neuen Automatisierungsprotokolle, der Geräte und der Verkabelung voran. Sie haben die Entwicklung erkannt und lassen die Strukturierte Verkabelung (immer 8-adrig) für ihre Anwendungen zu. So empfiehlt die PNO zur Übertragung von PROFINET-Applikationen nach Conformance Class A neben der PROFINET-Verkabelung selbst die Strukturierte Verkabelung nach ISO/IEC 11801 und ISO/IEC 24702, so wie sie in diesem Handbuch beschrieben wird. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien 1v. Der Funktionsumfang von PROFINET ist in Conformance Classes eingeteilt (CC). Für die jeweilige Automatisierungsapplikation wird so die entsprechende CC definiert: Conformance Class-A Conformance Class-B Conformance Class-C 61784-5-3 PROFINET Cabling empfohlen 61784-5-3 PROFINET Cabling obligatorisch 61784-5-3 PROFINET Cabling obligatorisch IEEE 802.3 Standardfunktionsumfang Strukturierte Verkabelung ist zulässig Zusatzfunktionen zu 802.3 zur Erhöhung der Verfügbarkeit PNO schreibt PROFINET-konforme Verkabelung vor Datenübertragung mit Synchronisation und Determinismus PNO schreibt PROFINET-konforme Verkabelung vor Abb. 4.23: PROFINET Conformance Classes (CC) Perfekte Installation: Bitte alles der Reihe nach Gerade bei den IP 65/67-geschützten Ausführungen der Industriedosen ist eine bestimmte Reihenfolge der Montage unbedingt einzuhalten. Denn viele Arbeitsschritte, wie z. B. das Positionieren von Dichtungen auf dem Kabel, sind später nicht mehr möglich, sodass man den gesamten Installationsprozess von vorne beginnen müsste (siehe auch die mitgelieferten Betriebsanleitungen oder die verfügbaren Anleitungen im Internet). Die Ha-VIS preLink®Montagetechnik ist in diesem Punkt vorteilhaft. Der sehr kleine Kabelabschlussblock erlaubt das Durchführen des bereits konfektionierten Kabels durch Verschraubungen und Dichtungen. Das vereinfacht den Montageprozess insgesamt. Grundsätzlich wird mit der Montage des Gehäuses der Industrieoutlets begonnen. Dabei ist es sinnvoll, immer zuerst die notwendigen Verschraubungen zu montieren und festzuziehen. Dann erfolgt die Anbringung am gewünschten Standort. An Wänden (Beton, gemauerte Wand oder Trockenbau) ist das problemlos. Mit der Bohrschablone, die vielen Produkten beiliegt, müssen zunächst Bohrlöcher angezeichnet werden. In der Regel werden 8-mm-Bohrungen gesetzt, die anschließend gedübelt und dann verschraubt werden. Der Abgang der IP 65/67-Systemcords sollte immer nach unten zeigen. Um entsprechend Platz zum Stecken und Ziehen der Systemcords vorzuhalten, ist People | Power | Partnership auf genügend Abstand zu anderen Anbauten zu achten. Dementsprechend ist bei den meisten Outlets Achtung: Dübel und Schrauben sind in der Regel nicht im Lieferumfang enthalten. Besonders bei Kunststoffoutlets ist auf ein planes Aufliegen an der Wand zu achten, um Spannungen im Kunststoffkörper zu vermeiden, die später zur Undichtheit führen könnten. Vereinfachte Montage Abb. 4.24: Ha-VIS preLink®-Verkabelungsstrecke mit Verschraubung Abb. 4.25: Ha-VIS preLink® Industrieoutlet mit Verschraubung 67 1v. Installationsrichtlinien die Kabelzuführung von oben realisiert. Einige Produkte, wie auch das HARTING PushPullKunststoffoutlet, realisieren den Kabeleingang konstruktiv wahlweise von oben oder von unten. Ablängen Abnahmemessung Sind die Module (i. Allg. RJ45Buchsen) montiert, werden sie in Soll das Industrieoutlet an eidie Aufnahmen eingerastet. Je nem Pfeiler befestigt werden, Abb. 4.26: Offenes PushPull Industrieoutlet nach verwendetem Interface kann kann alternativ mit Bändern, mit Fluke-Messkopf es sich dabei um unterschiedliche Kabelbindern oder auch mit Befestigungen handeln. Arbeitet Schellen für die Befestigung an Gitterrosten u. ä. ge- man mit Ha-VIS preLink®-HIFF, sind es immer die arbeitet werden. Nachdem das Industrieoutlet gesetzt gleichen Halt- eclipse, die das Modul beim Einschieist, wird das Kabel abgelängt, abisoliert und an das ben in die Halterungen quasi von allein findet. Ein Verbindungsmodul angeschlossen (Montageanlei- hörbares „Klick“ zeigt die richtige Position des tung des jeweiligen Produkts beachten!). Bei Ver- Ha-VIS preLink®-HIFF-Moduls an. wendung von Ha-VIS preLink® geht das ganz einfach mittels der Ha-VIS preLink®-Montagezange. Hinweis: Soll nach Abschluss der Montage (Siehe S. 56 Abb. 4.6: Ha-VIS preLink®-Montagezange) eines PushPull-V.4-Industrieoutlets die Abnahmeprüfung mittels eines Fluke Handheld-TesAuf zwei Dinge sollte besonderes Augenmerk gelegt ters erfolgen (z. B. DTX 1800), bitte das RJ45werden: Modul noch nicht einrasten und das Outlet noch nicht verschließen. Fluke-Geräte arbeiten 1. Das Ablängen bei Abnahmeprüfungen mit einem speziellen Industrieoutlets schreiben in der Regel eine genaue Permanent-Link-Adapter (DTX-PLA001). Der Kabelführung vor. Somit ist kein Platz, um überMesskopf des PLA passt nicht in das PushPullschüssiges Kabel irgendwo im Outlet unterzubrinInterface. Deshalb muss die Abnahmemesgen. Es sollte deshalb stets darauf geachtet werden, sung, wenn sie mit Fluke Geräten erfolgt, am dass möglichst einige Zentimeter Spiel bis zur Kaoffenen Industrieoutlet durchgeführt werden. beleinführung ins Outlet vorhanden sind und das Kabel nicht zu kurz abgesetzt wird. Markierungen im Deckel oder im Inneren der Outlets erleichtern diesen Prozess. Kabelkonfektion 68 Der Vorteil dabei ist, dass die komplette Kabelkonfektion außerhalb des Outlets und daher mit mehr Platz durchgeführt werden kann. 2. Die Kabelkonfektion außerhalb des Outlets Normalerweise wird das Kabel vor dem Ablängen und der weiteren Verarbeitung durch die Kabeleinführung (Verschraubungen mit Dichtung) geführt. Das sollte grundsätzlich immer so gehandhabt werden. Lediglich Ha-VIS preLink® bietet die Möglichkeit, ein bereits konfektioniertes Kabel mit dem Abschlussblock durch die Verschraubungen einzuführen und anschließend die geteilte Dichtung aufzubringen. Messwerkzeuge, wie sie etwa von IDEAL Industries angeboten werden, haben diese Schwierigkeit nicht. Die Geräte funktionieren nach einem etwas anderen Prinzip und benutzen Standard-RJ45-Cords zur Permanent-Link-Messung. Alle anderen IP 65/67-Interfaces, wie z. B. Han® 3 A RJ45 oder Han® PushPull V.14, kennen diese Problematik nicht. Messadapter für M12-Industrieoutlets sind momentan in Vorbereitung. Die durchgängige Schirmung der Verkabelung wird durch folgende Arbeitsschritte gewährleistet: Aufbau der Industrieoutlets, korrekte Konfektion der RJ45-Module und vollständige Montage der Outletgehäuse. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien 1v. Abb. 4.27: Montageprozess für Ha-VIS preLink® Industrial Outlet Sind zusätzliche Schirmungs- und Erdungsmaßnahmen erforderlich (siehe auch Kapitel Schirmung und Erdung), müssen diese jetzt durchgeführt werden. Das betrifft die Anbindung von Schirm-/Gehäusepotenzial des RJ45-Moduls auf die Gehäusemasse des Metalloutlets mit anschließender zusätzlicher Erdung des Industrieoutlets. Erdungspunkte sind im Industrieoutlet vorgesehen (i. Allg. M5-Gewindebolzen), bei einigen Ausführungen auch außen am Gehäuse. Dies erleichtert den Anschluss von Erdungsbändern zur Potenzialausgleichsschiene. Die Verbindung innerhalb des Outlets ist immer mit Leitungen in neutralen Farben (z. B. schwarz) auszuführen. Die Verbindung zwischen Gehäuse und Potenzialausgleich ist mit Leitungen in grün/gelb auszuführen. Nachdem diese Arbeiten abgeschlossen sind, wird alles nochmals auf ordnungsgemäßen Sitz kontrolliert. Hier sollte besonders auf die Gehäusedichtungen geachtet werden. Diese sind Bestandteil der Industrieoutlets, angespritzt oder aber bereits vorgelegt. schädigungen und Undichtigkeiten kommen. In diesem Fall muss die Dichtung ausgetauscht werden. Dies bedeutet erheblichen Mehraufwand, der durch präzise Arbeit im Vorfeld vermieden werden kann. Nach der korrrekten und geprüften Montage wird der Deckel aufgesetzt und angedrückt. Wichtig dabei ist, dass sich der Deckel immer relativ leicht in die Nähe seiner Endposition drücken lässt. Geht das nicht, sollte der Sitz von Verkabelung und Anschlüssen nochmals kontrolliert werden. Erst dann dürfen die Schrauben angezogen werden. Vereinfachte Montage Anschließend erfolgt die Abnahmemessung der Verkabelungsstrecken. Dazu mehr im Teil Abnahmemessung. Ordnungsgemäßen Sitz prüfen! Sitzen die Dichtungen aus irgendeinem Grund nicht richtig in ihren Führungen, kann es schnell zu Be- People | Power | Partnership 69 1v. Installationsrichtlinien Alles komplett mit System- und Anschlusscords • Verwendete Kabel (in Strukturierten Verkabelungen sollten prinzipiell nur 8-adrige, halogenfreie Kabel mit PUR- oder FRNC-Mantel eingesetzt werden) Zur Inbetriebnahme der Verkabelungsanlage werden die Verbindungen im Verteiler und auf die Industrieoutlets gesteckt. Heute hat sich der Einsatz fertig konfektionierter und geprüfter System- und Anschlusscords durchgesetzt. Diese werden entsprechend der Spezifikation vom Hersteller oder vom Fachhandel bezogen und aufgesteckt. Liegt keine explizite Spezifikation vor, sind die System- und Anschlusscords entsprechend zu kennzeichnen. Dabei sind im Detail festzulegen: • Beschaltung der Cords (bei Verwendung gleicher Steckverbinder links und rechts – z. B. RJ45 – ist das i. Allg. eine 1:1-Verdrahtung. Bei besonderen Anwendungen oder Adaptercords, z. B. RJ45 auf M12, sind die Belegungen beim Anwender zu hinterfragen; siehe hierzu auch das Kapitel Planung, Absatz System- und Anschlusscords) • Typ des Steckverbinder links und rechts • Länge und Farbe der Cords • Zusätzlich anzubringende Beschriftungen oder Labels auf den Cords Achtung: Bei den IP-65/67-Interfaces gibt es, wie beschrieben, die gängigen Varianten sowohl in Kunststoff- als auch in Metallausführung. Es ist sinnvoll, immer nur Kunststoff auf Kunststoff oder Metall auf Metall zu stecken. Auch wenn die Interfaces über die Materialdifferenz steckkompatibel ausgeführt sind, wird die lange Nutzungsdauer am besten mit der Kombination der gleichen Werkstoffe erzielt. Kunststoff oder Metall Hilfestellung bei der Auswahl von System- und Anschlusscords geben auch die Hersteller. HARTING hat dazu ein spezielles Programm auf seiner Webseite hinterlegt, das durch gezielte Fragen schnell und unkompliziert zur Bestellnummer des gewünschten Cords führt. Über diese Bestellnummer können dann weitere Informationen, wie z. B. das Typenblatt, Verfügbarkeit oder Preise, abgerufen werden. Start > Produkte > Ethernet > Ethernet-Verkabelung > Kabelkonfigurator Kabelkonfiguration Status (1) Vorschau Anwendung Bestandteile Hilfe Alle Details ? + Merkmale Vorschau schließen 1. Steckverbinder: x PushPull 8-polig Kat. 6 kein Steckverbinder 2. Steckverbinder: IP 20 8-polig Kat. 6 Kabeltyp: 8-polig Kat. 6, PVC Kabellänge: 3,00 m kein Steckverbinder zurück Ź neue Beratung ŹŹ i PushPull 8-polig Kat. 6 i IP 20 8-polig Kat. 6 0,50 m i 2,00 m i 3,00 m i 5,00 m i 10,00 m i 20,00 m i 1,00 m i i i übernehmen Ź Abb. 4.28: HARKIS-Kabelkonfigurator: Interaktive Produktkonfiguration 70 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien Bei den fertig konfektionierten System- und Anschlusscords haben sich auch mehr und mehr die umspritzten Typen durchgesetzt. Das betrifft insbesondere M12-Varianten. die Variante HARTING RJ Industiral® 10G speziell für die Industrie entwickelt. Neben der IP-20-Version passt dieser Stecker in alle RJ45-basierten IP-65/67Baureihen von HARTING. Natürlich lassen sich System- und Anschlusscords auch vor Ort konfektionieren. HARTING bietet den Großteil der Datensteckverbindertypen auch in feldkonfektionierter Bauart an. Die Konfektion muss allerdings fachgerecht durchgeführt werden, um später auch die notwendige Betriebssicherheit im Netzwerk garantieren zu können. Der Stecker wurde so konzipiert, dass er im Wesentlichen aus nur zwei Teilen besteht. Er ist mit allen üblicherweise verwendeten Datenkabeln, ob 4- ob 8-adrig, mit Massiv- oder Litzenleitern von AWG 27...22 beschaltet und funktioniert sehr schnell und sicher. 1v. System- und Anschlusscords: Umspritzte Typen Standard Aufgrund der außergewöhnlichen Vielfalt der Produkte und Anschlusstechniken wird auf die verfügbaren Produktunterlagen verwiesen, die am Ende des Handbuches zusammengestellt sind. Der 10-Gigabit-fähige RJ45-Stecker ergänzt das Ha-VIS preLink®-Programm perfekt. HARTING hat Montageanleitung HARTING RJ Industrial® 10G Steckverbindergehäuse mit vormontierter Adern gemäß gewählter Farbkodierung Kabelmanager schließen und mit einem Mutter über das Kabel schieben, anschlie- in den Kabelmanager einlegen und mit hörbaren „Klick“ verrasten ßend das Kabel abisolieren und absetzen kleinem Seitenschneider auf richtige Länge kürzen Oberes Schirmblech mit einem hörbaren RJ45-Einsatz in das Steckverbinder- Kabelverschraubungsmutter mit der „Klick“ verrasten gehäuse einschieben und mit einem Hand anziehen hörbaren „Klick“ verrasten People | Power | Partnership 71 1v. Installationsrichtlinien Kabeltrassierung: Auf gutem Weg ins Ziel Verantwortung Installateur Kabeltrasse nach Verkabelungsart Die Kabelwege zwischen Verteiler, Unterverteilung und Industrieoutlets sind in der Regel vorgegeben. Verfügt die Halle oder das Zweckgebäude nicht über im Boden eingelassene Kabelkanäle und Schächte, bleibt nur die oberirdische Trassierung. In den meisten Fällen kann auf bereits vorhandene Kabeltrassen zurückgegriffen werden. Hinweis: Das ist aufgrund von Platzverhältnissen nicht immer zu realisieren. Sind keine expliziten Vorgaben im Projekt oder vom Bauherrn bzw. Nutzer zu finden, kommt dem Installateur eine besondere Verantwortung zu. Er muss die Verlegung so wählen, dass sowohl die Funktion gewährleistet ist, als auch für spätere Arbeiten noch die Möglichkeit besteht, Kabel nach den hier genannten Grundsätzen zu verlegen. Gerade in der Industrie, wo versucht wird, die Bodenfläche frei von Leitungen zu halten, wird oftmals mit hochliegenden Versorgungstrassen gearbeitet. Diese Trassen nehmen alle notwendigen Medien und Versorgungsleitungen auf, also neben der Stromversorgung und den Datenleitungen vor allem Wasser, Druckluft oder zu transportierende Materialien (z. B. Granulatzuführung bis an die Maschine). Diese Trassen können auch zur Verlegung von Datenkabeln genutzt werden. Zu beachten ist hierbei insbesondere: versehen sein. Das gilt insbesondere für Versorgungsleitungen, die heiß werden können. Hier ist auf eine ausreichende Durchlüftung zu achten sowie ein Mindestabstand der Datenkabel von 30 bis 50 mm einzuhalten. Direkter Kontakt mit solchen Leitungen, wie z. B. das Aufliegen des Datenkabels bei Kreuzung einer Versorgungsleitung, ist unbedingt zu vermeiden. • Kabeltrassen sollten möglichst nach Verkabelungsart (z. B. für Netzspannung, Informationstechnische Verkabelung, Datenkabel, Hilfsstromkreise, sicherheitsrelevante Kabel) getrennt aufgebaut oder zumindest separiert werden. • Die Lage der Kabel sollte mit genügendem Abstand • Die Abstände zu Niederspannungsleitungen müssen eingehalten werden (bis 400-V-, im Einzelfall bis 1000-V-Wechselspannung). Die Parallelführung von Niederspannungsleitungen mit Datenkabeln über längere Strecken wird immer dann kritisch, wenn Abstände zu gering sind (siehe Abb. Trennung von Kabeln in Kabelführungssystemen (wenn gefordert) Netzspannungsverkabelung Hilfsleitungen z. B. Brandmelder IT-Verkabelung empfindliche Stromkreise empfohlen gängige Praxis nicht empfohlen Abb. 4.29: Kabeltrassierung nach EN 50174-2 72 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien 4.29), Trennstege fehlen oder Schirmung und Erdung nicht sauber ausgeführt wurden. Mittelspannungsleitungen, z. B. in Stahlwerken, werden grundsätzlich getrennt trassiert. • Die Kabel sollten möglichst beschriftet sein, mindestens jedoch die Kabelenden. Wichtig außerdem: die ausreichende Dokumentation in KabelkanalBelegungsplänen. • Kabel müssen in den Trassen ausreichend befestigt sein und das in Kabelbündeln ausgeführt werden. Besonders wichtig ist die Befestigung an allen vertikalen Führungen, also in der Regel vom Verteiler zur Trasse und von der Trasse zu Unterverteilern oder Industrieoutlets. • Baulich vorgesehener Durchbrüche sollen genutzt werden. Durchbrüche sollen nach erfolgter Verlegung brandtechnisch verschlossen werden. Das ist dann besonders wichtig, wenn die Kabeltrassen Brandschutzmauern oder andere der Ausbreitung von Bränden und Brandgasen hemmende Brandschutzeinrichtungen berühren oder durchlaufen. Beim Befestigen oder Bündeln der Kabel ist auf einen festen Sitz zu achten. Alle genutzten Einrichtungen (Kabelschellen, Kabelführungen, Kabelbinder) sind so anzubringen, dass sie auch langfristig das Kabel nicht beschädigen. Gerade beim Einsatz von Kabelbindern ist darauf zu achten, bei entsprechender Last breitere Kabelbinder zu verwenden, diese nur handfest anzuziehen oder auf elastische Kabelbinder umzusteigen. Verkabelungen prüfen – und erst dann für gut befinden Zur Sicherstellung der Qualität von Verkabelungsanlagen werden in der Norm ISO/IEC 11801 bzw. in der europäischen EN50173-1 zwei Prüfungen betrachtet. Labormessungen Bei der Überprüfung im Labor handelt es sich im weitesten Sinne um eine Vorgehensweise, wie sie auch bei der Entwicklung und Produktion von Verkabelungskomponenten und -systemen durch die People | Power | Partnership Hersteller genutzt wird. Genannt seien hier nur die de-embedded-Testmethode für Kat. 6 oder das direct probing für die Kat.-6A-Komponentenprüfung. Weitergehende Tests sind sinnvollerweise nur unter Laborbedingungen mit entsprechendem Messequipment durchzuführen. Dazu gehören bspw. die Überprüfung von Referenzaufbauten typischer oder kritischer Verkabelungsstrecken im Zuge von Zulassungen für Kunden oder Projekte. Feldmessungen Für die praktische Überprüfung im Feld sind Labormessungen aber ungeeignet. Deshalb verweist die internationale Normung auf die Nutzung von Feldmessgeräten (Handheld-Testern). Hierzu gibt es einige Punkte zu beachten. Die Qualität der Verkabelungsanlage wird nur durch ein professionelles Vorgehen in allen Phasen der Erstellung gewährleistet. Das umfasst eine vernünftigen Konzeption, die Auswahl und Spezifikation der qualitativ richtigen Verkabelungskomponenten, eine fundierte Ausführungsplanung, die fachgerechte Installation sowie eine vollständige Dokumentation. Die Abnahmemessung bildet dabei also nur ein letztes Glied in der Qualitätskette. Heutige Feldmessgeräte sind sehr leistungsstark und liefern belastbare Aussagen zur Übertragungsqualität von Verkabelungsstrecken. 1v. Laborvermessung Hersteller Beschriftung Feldmessung bei Montage Bauliche Besonderheiten nutzen Befestigung beachten Letztlich handelt es sich aber um eine Abnahmemessung zu einem bestimmten Zeitpunkt. Eine Aussage zur Betriebssicherheit der Verkabelungsanlage über eine längere Nutzungsdauer lässt sich hingegen nur in Verbindung mit der Bewertung aller vorausgegangenen Schritte treffen. Entscheidend für den Erfolg der Installation sind also die Qualität der Komponenten und die Qualität der durchgeführten Arbeiten, die auf der Erfahrung und der Kompetenz der beteiligten Firmen und Mitarbeiter basiert. Trotz aller technischer Möglichkeiten bieten Feldmessgeräte nur das, was man durch Handhabung, Bedienung und Einstellung von ihnen fordert. Daraus folgt, dass die Geräte in einwandfreiem Zustand 73 1v. Installationsrichtlinien sein müssen. Das bedeutet, dass die Software regelmäßig mit einem Update versehen werden muss. Außerdem sollte eine regelmäßige Überprüfung und Kalibrierung der Geräte durchgeführt werden. Gerade bei Geräten, die durch viele Hände gehen, sollte eine Überprüfung durch den Hersteller oder von ihm autorisierte Werkstätten einmal im Jahr durchgeführt werden. Hinzu kommen Einführungen in die Bedienung von und Training an den Geräten, mit denen der kompetente Einsatz gewährleistet werden kann. Empfehlenswert ist die Teilnahme an Schulungen zum Thema Feldmessgeräte für Kupfer- und LWLTechnik. Diese werden regelmäßig von Geräteherstellern, Anbietern von Verkabelungssystemen und unabhängigen Vereinigung, z. B. dem BdNI, angeboten. Diese Schulungen bilden die einzig verlässliche Grundlage für die Arbeit mit den Geräten. Vorrangiges Ziel ist es, Fehler zu vermeiden. Zwei Beispiele: Exempel 1: Ein HARTING Kunde nahm an den Verkabelungsstrecken in seiner Werkhalle nach Übertragungsklasse D (bis 100 MHz) Messungen vor und erhielt bei auffällig vielen Strecken ein FAIL. Da ausschließlich HARTING Komponenten verbaut worden waren und auch kein Installationsfehler zu entdecken war, erbat der Kunde von HARTING technische Unterstützung. Der Support konnte nach eingehender Prüfung der Messprotokolle nichts Auffälliges feststellen, außer dass der Channel und nicht wie üblicherweise der Permanent Link gemessen worden war. Für diese Messungen wurden dann wiederum Grenzwerte nach dem amerikanischen Standard TIA/EIA herangezogen.Bei einem Ortstermin fand der Support Folgendes vor: • Die Installation war sauber und korrekt durchgeführt worden. • Der Bediener stellte irreführende Werte ein, nämlich TIA/EIA-Werte, die dazu auch noch für eine UTP-Verkabelung gedacht waren. Die Messung der Verkabelungsstrecken wurde wiederholt, nun aber mittels Permanent-Link-Adapter und ISO/IEC-Einstellung für Übertragungsklasse D, geschirmt. Die Ergebnisse waren einwandfrei. Die anschließende weitere Untersuchung (auch der Channel Performance nach ISO/IEC aber mit Nutzung von neuwertigen 2-m-Kat.-5-Patchcords aus der HARTING Produktion) ergaben ebenfalls das PASS im Channel. Exempel 2: Bei einem Verkabelungsprojekt an einem großen europäischen Flughafen wurde ein Bauabschnitt mit ca. 8.000 Links von einer Fachfirma zur Abnahme mittels Handheld-Testern gemessen. Dabei sind gut 230 der Links als fehlerhaft erkannt worden (FAIL im Messprotokoll statt des gewünschten PASS). Das entspricht einer Fehlerquote von etwa 2,9 %. Der Projektleiter beauftragte die Installationsfirma, die den Bauabschnitt realisiert hatte, mit der Nachbesserung. Installationsfirma und Prüfer waren hier nicht identisch. Die Installationsfirma sah das Ergebnis der Prüfung allerdings kritisch, da ihr aus anderen Projekten Fehlerquoten nach Abnahmemessungen von unter 1 % bekannt waren. Außerdem war bekannt, dass beim fraglichen Bauabschnitt ausnahmslos gut ausgebildete Mitarbeiter eingesetzt worden waren. Zudem gab es während des gesamten Bauablaufs keine gravierenden technischen Probleme. Aus diesem Grund entschied die Installationsfirma, einige der reklamierten Strecken nochmals selbst zu überprüfen. Ergebnis: Keine Beanstandungen. Als Fehlerquelle wurde schließlich ein abgenutzter RJ45Messkopf am eingesetzten Feldmessgerät festgestellt. Die hohe Fehlerquelle ging also auf einen Fehler des Prüfers zurück, der nicht die erforderliche Sorgfalt im Umgang mit dem Feldmessgerät an den Tag gelegt hatte. • Die Messung wurde zwar mit dem richtigen Equipment durchgeführt, allerdings unter Nutzung von sehr langen, abgenutzt aussehenden Patchcords 74 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien 1v. Messgeräte Für die Abnahmemessung im Feld empfiehlt sich die neueste Generation von Handheld-Testgeräten oder auch LAN-Tester Level IV. Am Markt haben sich im Wesentlichen zwei große Anbieter etabliert: IDEAL Industries mit der LanTEK-Serie und Fluke Networks mit der DTX-Serie. Neuer Anbieter in diesem Segment ist die Firma Psiber Data Systems. Ausstattungen und Preise können stark schwanken, abhängig davon, welche Anforderungen an das Gerät gestellt werden. Für die Anschaffung sollte geklärt sein, ob nur Kupfer- oder auch Glasfaserstrecken überprüft werden sollen. Außerdem muss geklärt sein, ob das Gerät nur für ein ganz bestimmtes Spektrum von Messungen eingesetzt wird oder alle heutzutage bei Verkabelungsanlagen auftretenden Übertragungsklassen und Steckverbinder abgedeckt werden sollen. Daraus lassen sich Typ und Ausstattungsgrad des Gerätes und somit letztlich auch der Preis ableiten. Die Geräte beider Anbieter decken heutige Anforderungen an moderne Feldmessgeräte ab und sind sehr bedienerfreundlich. Sie setzen aber Vertrautheit mit der Gerätetechnik voraus. Im Detail unterscheiden sich die Geräte durch die jeweilige Geräte-Philosophie und die messtechnischen Konzepte. Dies wird für den Anwender in erster Linie an der Handhabung bei der Permanent-Link-Messung deutlich – also bei der wichtigsten Form der Abnahmemessung für symmetrische Übertragungsstrecken. Fluke Networks setzt auf speziell auf seine Messgeräte abgestimmte Permanent-Link-Adapter (z. B. werden in Verbindung mit dem DTX 1800 die Permanent-Link-Adapter PLA001 eingesetzt). Dagegen wählt IDEAL Industries einen anderen Weg und baut auf vorher zu kalibrierende Standard-System- oder Anschlusscords. Für die Messung von Industrieverkabelungen hat das den Vorteil, dass solche Cords auch in die kleinste aller IP 65/67-standardisierte RJ45-Schnittstelle – den PushPull V.4 – passt. Der Fluke-RJ45-Messkopf am PLA001 ist dafür zu groß. Dafür lässt er sich bei Verschleiß separat austauschen. People | Power | Partnership Hinweis: Wird in das PushPull-RJ45-Interface ein RJ45-Cord/Stecker mit normaler Verrastung eingesteckt, lässt sich dieser dadurch entfernen, indem der Stecker leicht nach unten gedrückt (gegen den Verrasthebel nach unten) und gleichzeitig gezogen wird. Für die Durchführung der Abnahmemessung sollte vor Beginn der Arbeiten ein Prüfprogramm erstellt werden. Hier können wesentliche Ziele der Messung, die Art der Messung und spezielle Parameter festgelegt werden. Ein Beispiel eines solchen Prüfprogramms finden Sie z. B. in der EN 50173-1. Auch wenn dieses Vorgehen sich nicht bei jeder Fehlersuche oder bei der Abnahme einzelner weniger Strecken anbietet, sind viele Installationsfirmen und Anwender dazu übergegangen, für bestimmte Arbeiten einen abgestimmten Prüfplan zu entwickeln und zu hinterlegen. Bei größeren Firmen ist das fester Bestandteil der Qualitätssicherung. Aber auch bei kleineren Projekten oder Firmen lassen sich so Fehler und Mehraufwand vermeiden. Oftmals werden solche Prüfpläne in Form eines kleinen Handbuchs in einem Textprogramm oder auch in einer Präsentation abgelegt. Diese Dokumente sind einfach zu aktualisieren und sichern eine grundlegend fehlerfreie Bedienung der Geräte, auch durch unterschiedliche Bediener. (Siehe Abb. 4.30) Messgeräte auf Industriestandard Nach Überprüfung des Messgeräts auf Vollständigkeit (Adapter usw.), Ladezustand der Akkus und Durchführung von Selbsttests (Kallibrierung von Messgerät und Remote-Einheit) empfiehlt sich ein Kurztest an einer Prüfstrecke. Damit wird sichergestellt, dass die Testkonfiguration grundsätzlich arbeitet. Die spätere Kommunikation zwischen der Person am Verteiler und der Person am Industrieoutlet vereinfacht sich. Gleichzeitig werden die wichtigsten Einstellungen am Handheld-Tester im Setup vorgenommen: 75 1v. Installationsrichtlinien ŹUm Zugriff zu den Einstellungen zu bekommen, Drehschalter auf SETUP ŹMit den Cursortasten (hoch/runter) Paarverdrillt markieren und mit ENTER bestätigen ŹMit den Cursortasten (links/rechts) weitere Untermenüs anwählen Paarverdrillt ŹEingabe ŹEinstellung (Beispiele) Testgrenzwert ENTER, Anwendung/Norm auswählen Permanent Link nach ISO/IEC 11801 Kabeltyp ENTER, Kabeltyp auswählen, ENTER, Schirmtest aktivieren STP-Kabel Schirmtest aktiviert NVP ENTER, Wert aus Datenblatt 68 Anschlussbelegung ENTER four-pair Dienste-neutral, 8-adrig usw. Abb. 4.30: Beispiel einer Bedienanleitung für Handheld-Tester Einstellungen im HandheldTester-Setup Einstellungen am Handheld-Tester • Name des Bedieners oder der Lokation mit Datum eingeben (das ist wichtig für die spätere Dokumentation/Ablage der Messergebnisse) • Einstellung der gewünschten Messmethodik – Permanent Link (in Ausnahmefällen Channel) und Angabe der Testgrenzwerte z. B. ISO/IEC Permanent Link Kat. 5 / Übertragungsklasse D • Auswahl des Mediums – paarverdrillt oder TP-Kabel mit weiterer Detaillierung, z. B. S/STP Kat. 7 o. ä. Wert ist sehr wichtig. Insbesondere, da Handheld-Geräte über die Signallaufzeit, die real gemessen wird, auf die Länge der gemessenen Verkabelungsstrecke rückschließen. NVP-Werte sind letztlich von Art und Güte des verwendeten Kupfers abhängig. Sie müssen zusätzlich Parameter wie die Verseilung bei TP-Kabeln beachten (durch die paarweise Verdrillung der Kupferadern wird die Distanz, die ein Signal durchläuft, wesentlich länger als die verlegte Kabelstrecke). Damit sind NVP-Werte produktspezifische Angaben, die nur vom Hersteller geliefert werden können. In der Regel sind sie Bestandteil der technischen Dokumentation. Bei HARTING Datenkabeln ist der NVP im Datenblatt aufgeführt. Außerdem kann er für alle Datenkabel in einer zentralen Liste abgerufen werden. • NVP-Wert eingeben • Schirmtest aktivieren Messschwankungen 76 Der Parameter NVP (Nominal Velocity Propagation) beschreibt das Verhältnis der Signallaufzeit im Kabel gegenüber der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Dieser Wert wird in Prozent angegeben und bewegt sich für das Medium Kupfer(-kabel) in der Regel zwischen 60 und 80 %. Der korrekt eingestellte NVP- Die im Handheld-Gerät nach der Messung ausgewiesene Kabellänge ist jedoch nur mit Einschränkungen verwertbar. Nicht jede Kabelkonstruktion folgt den im Gerät hinterlegten Berechnungsformeln für die Kabellänge. Unter Umständen kann es also trotz exakter Messung und richtigem NVP zu erheblichen Abweichungen zwischen Messergebnis und realer Eigenschaften der Verkabelung kommen. In der Praxis sind Abweichungen bis zu 20 % beobachtet worden. Somit sind die auf diesem Weg ermittelten HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Installationsrichtlinien Kabellängen nicht zur Überprüfung des Aufmaßes oder zu Abrechnungszwecken geeignet. Die Ergebnisse der Abnahmemessung werden protokolliert und sind Teil der Dokumentation und der Projektunterlagen für die Verkabelungsanlage. Entscheidend hierbei ist die Eingabe der grundlegenden Informationen: • Name des Bedieners • Ort der Messung (Firma, Gebäude, Projekt, Bauabschnitt...) • Name/Nummer des gemessenen Links • Datum der Messung • Gerätetyp, Softwarestand und Einstellungen werden i. Allg. automatisch hinzugefügt Die Messprotokolle lassen sich später einfach auf einen PC übertragen und von dort weiterbearbeiten oder archivieren. Bei der Feststellung von Fehlern sollten zuallererst die Basisdaten überprüft werden: Stimmen alle Einstellungen? Ist richtig gesteckt? Unter Umständen ist die Messung danach sofort zu wiederholen. Wird 1v. der Fehler danach immer noch ausgewiesen, wird mit der Fehlersuche begonnen. Dazu ist das Prüfprotokoll genau zu studieren. Das Protokoll gibt an, wo oder bei welchem Parameter ein Fehler erkannt wurde. Mit diesen Angaben lässt sich die Fehlersuche schneller und effektiver durchführen. Basisinformation Sind bereits Fehler in der Wire Map erkannt (das entspricht einer Durchgangsprüfung), ist besonders die Aufschaltung der Adern und des Schirms an Verteilerkomponenten und Outlets zu überprüfen. Sind die Dämpfungswerte überschritten (Insertion Loss), lässt das oftmals Rückschlüsse auf zu lange Verkabelungsstrecken (z. B. über 90 m) zu. Weitere Möglichkeiten sind zu geringe Adernquerschnitte oder die unter Umständen unsachgemäße Verlegung des Kabels (scharfe Knicke, zu viel Zugkraft beim Einziehen o. ä.). Gibt es Probleme im NEXT kann das mit einer ungenügenden Performance von Verkabelungskomponenten zusammenhängen, z. B. dem Einbau von Kat.-5-Komponenten in ein Klasse-E-Netzwerk. An dieser Stelle sei auf das HARTING Schulungsprogramm zur Strukturierten Verkabelung verwiesen, in dem auf das Thema Abnahmemessungen tiefer eingegangen wird. 1 1 1 Messaufbau Permanent Link (ca. 2-m-Mess-Schnur an den Feldtestern) 2 2 2 Messaufbau Channel (max. 5-m-Geräteanschluss-Schnur an den Feldtestern) wird gemessen wird nicht gemessen Abb. 4.31: Messaufbau nach ISO/IEC bzw. TIA/EIA People | Power | Partnership 77 1v. Installationsrichtlinien Ein Sonderfall: 4-adrige Verkabelungen (Profil-spezifische Verkabelung, z. B. nach PROFINET-Richtiline) Sonderfall 4-adrige Verkabelungen 100 m definiert sind und mehrere Steckstellen aufweisen können, ist die Channelmessung für aussagekräftige Abnahmemessung geeignet. Die Profil-spezifische Verkabelung stellt einen Sonderfall in der Datennetzwerkverkabelung dar. Diese Verkabelungen folgen den Richtlinien von Automatisierungsprofilen, auch wenn sie sich in allen wesentlichen Parametern sehr stark an die internationale Normung für Strukturierte Verkabelung nach ISO/IEC 11801 und EN 50173 anlehnen. Wesentlicher Unterschied ist die grundsätzliche Auslegung der Verkabelung auf Basis 4-adriger Datenkabel (i. d. R. Sternvierer-Konstruktionen der Kat. 5 in AWG 22). Außerdem besteht die Möglichkeit, Kabel auch direkt vom Switch, der SPS oder dem Controller zum nächsten Controller oder Endgerät zu führen. End-to-End-Link Diese Option hat zur Folge, dass Verkabelungsstrecken, auch wenn sie fest installiert sind, oftmals mit Steckern (male) anstatt mit Buchsen (female) abgeschlossen sind. Für Abnahmemessungen ergibt sich damit rein normativ betrachtet ein Problem. Überprüft werden soll eine Verkabelungsstrecke nach Permanent Link. Das setzt jedoch auf der Hardwareseite das Vorhandensein von Buchsen in der Installation voraus. Die vorhandenen Stecker passen wiederum zum Testequipment für eine Channelmessung. Da die profilspezifischen Verkabelungen bis Zu beachten sind die besonderen Einstellungen. So ist beim Kabeltyp ein 4-adrig geschirmtes Kabel auszuwählen (i. d. R. sind dort Sternvierer nicht explizit aufgeführt und man sollte über die Option Paarverdrillt/TP wenn möglich 2-Pair-Cable wählen). Danach müssen der Schirmtest aktiviert und bei der Anschlussbelegung „Ethernet Two Pair“ angewählt werden. Anschließend ist der NVP-Wert zu setzen. Für PROFINET-Kabel beträgt dieser in der Regel 66. Jede Firma oder jeder Bediener kann eigene Profile in den Handhelt-Geräten hinterlegen. Das erspart später die recht zeitaufwendige Einstellung jedes einzelnen Parameters und kann auch Einstellungsfehler vermeiden. Voraussetzung dafür ist aber eine ausreichende Sachkenntnis der Materie. Normativ wird an der Aufnahme von Messprozeduren zur Überprüfung 4-adriger Verkabelungen nach PROFINET-Richtlinie unter dem Namen End-to-EndLink gearbeitet. In manchen Geräten ist heute schon eine explizite PROFINET-Einstellung zu finden. Auch die Erweiterung der Prüfinterfaces um M12-Steckgesichter wird bei den Herstellern von HandheltGeräten vorangetrieben. 1 1 1 2 2 Messaufbau End-to-End-Link in einer Installation nach ISO/IEC 24702 2 Messaufbau End-to-End-Link Connectorless Channel wird gemessen wird nicht gemessen Abb. 4.32: Messaufbau nach PROFINET 78 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) KAPITEL 5 Schirmung und Erdung 5 Schirmung und Erdung v. Schirmung und Erdung Schirmung und Erdung: Eine unendliche Geschichte Kaum ein anderes technisches Thema wird so kontrovers diskutiert wie Schirmung und Erdung von Verkabelungssystemen. Und das aus gutem Grund, handelt es sich doch um eine komplizierte Materie: Unterschiedliche Erfahrungen, historische Entwicklungen und nicht zuletzt der harte Wettbewerb zwischen der geschirmten und ungeschirmten Welt machen Schirmung und Erdung zu einer äußerst anspruchsvollen, widersprüchlichen, aber auch spannenden Angelegenheit. Die Schirmung zur Unterdrückung von Störungen durch andere elektrische Geräte hat eine lange Geschichte. Schon mit Einführung von Rundfunk und Telefon wurde deutlich, dass sich elektrisch betriebene Geräte nebeneinander nicht störungsfrei verhalten. Elektrokondensatoren, mit denen diese Störungen unterdrückt wurden, galten aus diesem Grund gerade bei Nutzern von Rundfunkempfängern als unverzichtbar. Der störungsfreie und sichere Betrieb elektrischer Geräte ist das Eine, Einflüsse, die wir heute unter dem Begriff der EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) zusammenfassen, sind das Andere. Die elektrischen Hintergründe sind schon lange bekannt – und haben in der heutigen Zeit aufgrund der zunehmenden Dichte von Netzen und Geräte eine große Bedeutung. belungskomponenten sind oftmals teurer als ungeschirmte, da für ihre Produktion ein höherer Aufwand betrieben werden muss. Außerdem muss bei ihrem Einsatz auf saubere und sachgemäße Verarbeitung geachtet werden. Unsachgemäß ausgeführte Schirmungs- und Erdungsmaßnahmen können mehr Störungen erzeugen als vermeiden. Unter besonderen Umständen besteht sogar Gefahr für Leib und Leben von Menschen. Kontroverse Diskussion Alternativen zur Schirmung und Erdung bestehen nur wenige: In extrem EMV-belasteten Umgebungen kann der Einsatz von Glasfaserkabeln (LWL) im Ausnahmefall möglich sein. Die hohen Kosten von LWL machen ihren Einsatz in vielen Fällen aber unwirtschaftlich. Auf die Schirmung – wie in den USA sehr verbreitet – völlig zu verzichten und ungeschirmt zu verkabeln, ist allerdings keine annehmbare Lösung, da die Probleme durch die wechselseitige elektromagnetische Beeinflussung von Systemen exorbitant groß sind. Ungeschirmte Netze haben zwar in den USA eine lange Tradition, aber man geht dort mit dem Thema anscheinend nur anders um als in Europa und nimmt Störungen in Kauf. Wo Störungen nicht toleriert werden können, werden auch in den USA geschirmte Kabel verwendet und Datenkabel bspw. in Metallrohren verlegt, was allerdings den Verlegeaufwand, die Baugrößen von Geräten und die Störanfälligkeit der Verkabelung erhöht und deshalb in den traditionell geschirmten Märkten nicht in Frage kommt. Schirmung notwendig Keine Schirmung ohne Erdung Störströme müssen neutralisiert werden. Daher gehört zu jeder Schirmung stets auch eine funktionierende Ableitung: die Erdung. Schirmung und Erdung – und somit auch der Potenzialausgleich – gehören also untrennbar zusammen und sollten immer im Kontext betrachtet werden. Schirmung und Erdung von elektrischen Geräten und Kabeln erfordern Aufwand und Qualitätsarbeit, die natürlich nicht umsonst ist. Geschirmte Verka- People | Power | Partnership So gering das allgemeine Problembewusstsein für die Schirmungsproblematik in den USA auch sein mag, das bestgeschirmte Datenverkabelungssystem (und auch eines der ersten) wurde in den USA von der Firma IBM entwickelt und ist dort als 150-OhmTyp-1-Verkabelung bis heute bei vielen Anwendern im Einsatz, insbesondere bei denen, bei denen sicherheitsrelevante Daten übertragen werden, z. B. in Regierungsstellen, der Armee und natürlich auch in der Industrie. Untrennbar: Schirmung und Erdung 79 v. Schirmung und Erdung Die Bekämpfung von Alien Crosstalk Alien Crosstalk (ACT) Mit Einführung von 10-Gigabit-tauglichen Verkabelungssystemen hat sich die unerwünschte Situation der gegenseitigen elektrischen Beeinflussung weiter verschärft. Nach der elektromagnetischen Wechselwirkung eines Informationskanals auf seine Umwelt (Störaussendung und Störeinstrahlung) rückte nun die elektromagnetische Beeinflussung von parallel nebeneinander liegenden Kabelstrecken in den Mittelpunkt des Interesses – der Begriff Alien Crosstalk (ACT) war geboren. Ein Phänomen, das auf ungenügende oder fehlende Schirmung zurückzuführen ist. Mittlerweile gibt es ein ganzes Maßnahmenpaket zur Unterdrückung von ACT bei ungeschirmten Verkabelungen (UTP). Dazu zählen u. a. Trennkreuze in Kabeln, größere Abstände und diagonale Anordnung der Buchsen in Verteilerfeldern und Dosen sowie metallene Trennstege. Das Maßnahmenpaket und die Variationsmöglichkeiten dazu sind bislang noch nicht ausgereizt. Trotzdem steigt die Zahl geschirmter Installationen gegenüber ungeschirmten massiv an. Statt aufwendiger Verbesserungen in UTP-Verkabelungen nachzugehen, schwenken viele Anwender auf geschirmte Verkabelungen um. Das Thema Schirmung und Erdung ist aktueller denn je. Normative und rechtliche Eckpunkte als Grundlage EN 50310 Es gibt zahlreiche Normen zu Schirmung, Erdung und Potenzialausgleich. Für Verkabelungssysteme wurden die Grundsätze zu Schirmung und Potenzialausgleich in der Europäischen Norm EN 50174-3 zusammengefasst. Hierbei wird auch auf die Europäische Norm EN 50310 verwiesen – speziell auf Abschnitt 5.2 (Gemeinsame Potenzialausgleichsanlage CBN in einem Gebäude) und 6.3 (AC-Verteilung und Anschluss des Schutzleiters TN-S). Zentrales Element sind die Normen der Gruppen 0100 und 0800 des VDE-Vorschriftenwerks. Mehr oder weniger alle Normen zu Erdung, Massung, Schirmung bis hin zum Blitzschutz bauen auf zentralen Festlegungen dieser Normengruppe auf. Das 80 gilt auch für die Entwicklung und den Bau von Geräten (Steuerungen, Controller, PCs usw.), Maschinen und Anlagen. Da die Errichtung von Potenzialausgleichs- und Erdungsanlagen wiederum wesentlich mit der Errichtung und Ausrüstung der Gebäude verknüpft ist, sind Vorschriften aus dem Bauwesen zu beachten. Dazu gehören die DIN-Normen: Deutsche Industrienormen • DIN 18014: Fundamenterder • DIN VDE 0100 Teil 410: Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V, Teil 4: Schutzmaßnahmen, Kapitel 41: Schutz gegen elektrischen Schlag • DIN VDE 0100 Teil 444: Elektrische Anlagen von Gebäuden, Schutzmaßnahmen, Schutz vor Überspannungen, Schutz gegen elektromagnetische Störungen (EMI) in Anlagen von Gebäuden • DIN VDE 0100-540 Errichtung von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V – Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Erdung, Schutzleiter, Potenzialausgleichsleiter • DIN VDE 800-2-310: Anwendung von Maßnahmen für Potenzialausgleich und Erdung in Gebäuden mit Einrichtungen der Informationstechnik Planer und Installateure von Netzwerken müssen diese Normen und deren Umsetzung jeweils im konkreten Fall berücksichtigen. Es ist deshalb notwendig, sich mit dem Status quo vor Ort vertraut zu machen, um präzise die Anschlusspunkte der Erdungsanlage oder des Potenzialausgleichs mit der informationstechnischen Verkabelung festzulegen. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Schirmung und Erdung Das setzt eine intensive Sichtung der Unterlagen, die Begehung der Örtlichkeiten und eine enge Zusammenarbeit mit dem für die Erdungsanlage zuständigen Fachmann vor Ort voraus. Sicherheit steht an erster Stelle Da der Installateur der informationstechnischen Verkabelung für die ordnungsgemäße Einrichtung und deren gefahrlosen Gebrauch verantwortlich ist, gilt stets folgender Grundsatz: Hinweis: Alle Maßnahmen zu Schirmung, Erdung und Potenzialausgleich müssen zuallererst dem Schutz des menschlichen Lebens dienen und so ausgeführt sein, dass niemand gefährdet und verletzt werden kann – auch nicht im Fehlerfall. Erst wenn dies gesichert ist, geht es um den Schutz von Werten (Gebäude, Anlagen, Geräte) und um die Funktionalität (Übertragungssicherheit, EMV usw.) Anders ausgedrückt: Leben und Gesundheit gehen immer vor Funktion. Regeln für ein störfreies Miteinander Mit zunehmender Verbreitung von Informations- und Telekommunikationsnetzen (drahtgebunden und insbesondere drahtlos, wie z. B. Mobilfunknetze aber auch WLAN und andere Funknetze) wurde das Aufstellen von Regeln für die Errichtung und den Betrieb solcher Netze immer wichtiger. Sie dienen der begrenzten Aussendung von Störungen durch Netzwerke und sollen gleichzeitig die Netze selbst robuster gegen Störungen von außen machen. Die beiden wesentlichen Aspekte Störaussendung und Störfestigkeit sind unter dem Begriff der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV, englisch EMC = electro magnetic capability) zusammengefasst. Grenzwerte und Regeln zur EMV stellen sicher, dass elektrische Einrichtungen in ihrer elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend funktionieren, ohne diese Umgebung, zu der wiederum andere elektrische Einrichtungen gehören, unzulässig zu beeinflussen, also ohne sie zu stören. People | Power | Partnership v. Diese Regeln werden in Normen festgelegt. Nur durch normative Richtlinien können Einzelheiten, wie z. B. das Design von Netzwerken, Netzwerkkomponenten oder deren Einbau und Betrieb, so beschrieben werden, dass sich überprüfbare Grenzwerte und Prüfnormen ableiten lassen. Diese sind wiederum Grundlage für den Gesetzgeber. Die Normierungsarbeit zur EMV hat eine lange Geschichte. Federführend waren und sind das IEC (International Electrical Commission) und insbesondere das CISPR (International Special Committee on Radio Interferences), ein internationales Gremium mit dem Schwerpunktthema elektromagnetische Verträglichkeit. Menschen schützen Diese Gremien sind international besetzt. Insbesondere Länder mit hoher Netzdichte und langjähriger Erfahrung sind vertreten. Experten aus Ländern wie Deutschland oder der Schweiz finden sich hier ein, um ihre Kenntnisse und Fähigkeiten zusammenzutragen und gemeinsam grundlegende Richtlinien zu entwickeln. Auf der Basis der EMV-Normen wurde die EMV-EGRichtlinie 89/336/EWG Ende 1992 durch Verabschiedung des EMV-Gesetzes erstmals in umfassender Weise in deutsches Recht umgesetzt. Verantwortlich war anfangs das Bundesministerium für Post und Telekommunikation (BMPT), später das Bundesamt für Post und Telekommunikation (BAPT) und ab 1.1.1998 die Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (RegTP). Heute ist die Bundesnetzagentur (BnetzA) mit dem Thema befasst. Die rechtliche Grundlage der EMV ist die EMV-Richtlinie 2004/108/EG. Das deutsche EMV-Gesetz wurde novelliert und liegt seit Anfang 2008 in einer Neufassung vor. Neue EMV-Verordnung 2008 Die Sicherheitsfunk-Schutzverordnung (SchuTSEV) dient dem Schutz von öffentlichen Telekommunikationsnetzen und Sende-/Empfangsfunkanlagen, die in definierten Frequenzbereichen zu Sicherheitszwecken betrieben werden. 81 v. Schirmung und Erdung EMV-Normen In der Sicherheitsfunk-Schutzverordnung wird auch auf Kabel, Leitungen und die Grenzwerte für die Abstrahlung eingegangen. Herausgegeben wurde diese Richtlinie vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Mai 2009. „Die Verordnung legt für einige definierte Frequenzbereiche Grenzwerte für Störaussendungen aus leitergebundenen Telekommunikationsanlagen und -netzen fest. Die Einhaltung der Grenzwerte ist notwendig, um den ungestörten Betrieb von Sende- und Empfangsfunkanlagen, die zu Sicherheitszwecken betrieben werden, zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Grenzwerte kann von der Bundesnetzagentur zum Schutz sicherheitsrelevanter Sende- und Empfangsfunkanlagen präventiv überprüft und mit auf den Einzelfall bezogenen abgestuften Maßnahmen bis hin zum Betriebsverbot durchgesetzt werden.“ (Quelle Zitat: http://www.bmwi.de/BMWi/Navigation/Service/ gesetze,did=230174.html, Zugriff: 11.8.2011) Das Ziel der Aktivitäten rund um die EMV ist klar: Der Eigner eines Netzes ist im Fall, dass sein Netz eine andere elektrische Einrichtung stört und ihm diese Störung nachgewiesen wird, nach dem Verursacherprinzip zur Verantwortung zu ziehen – er ist somit haftbar. Das gilt für einen Stromversorger und sein Verteilnetz genauso wie für Mobilfunkbetreiber oder eben den Eigentümer und Betreiber einer strukturierten Verkabelungsanlage. Die Einhaltung der Normen rund um die EMV und die korrekte Ausführung von Schirmung und Erdung in Kommunikationsnetzen sind somit absolut notwendig und werden vom Gesetzgeber eingefordert. Wer muss all diese Normen kennen? Betreiberhaftung 82 Da der Betreiber einer Strukturierten Verkabelung für Störungen aufgrund von nicht abgeschirmten Kabeln oder Geräten haftet, sollten die Europäischen Normen in ihren wesentlichen Regelungen bekannt sein. Betreiber werden zudem Planer stets in die Haftung miteinbinden, übernehmen sie doch fachlich die Auslegung und Umsetzung von Netzwerken. Insbesondere Fachplaner, die diese Normen als Teil ih- Die wichtigsten EMV-Normen auf einen Blick (u. a. für Geräte und strukturierte Verkabelungsanlagen im industriellen Umfeld): • EN 50081 bzw. VDE 0839 Teil 81-2 ›› Störaussendung • EN 50082 bzw. VDE 0839 Teil 82-2 ›› Störfestigkeit • EN 55022 bzw. VDE 0878 Teil 3 ›› EMV von Einrichtungen der Informationsverarbeitungs- und Telekommunikationstechnik (Grenzwerte und Messverfahren). Für den industriellen Bereich sind hier wiederum die Grenzwerte nach Klasse A besonders wichtig. rer Leistungsbeschreibung angeben, sollten die Normen bei ihrer Arbeit berücksichtigen, nicht zuletzt um Spezifikationen von Leistungen präzise formulieren zu können. Systemintegratoren und Installateure sollten in ihren Firmen Kompetenzen im Umgang mit den Themen EMV, Schirmung, Erdung und Potenzialausgleich aufbauen und vorhalten. Dazu bieten Hersteller, aber auch spezialisierte Beratungsunternehmen Schulungen und Dokumentationen an. Eigentümer und Betreiber von Verkabelungsanlagen sollten sich intensiv mit dem Thema EMV auseinandersetzen. Sie stehen letztlich dafür ein, sollte etwas Unvorhergesehenes passieren und sollten vom Netz Störungen ausgehen. Wer diese Kompetenz im eigenen Haus nicht besitzt, kann sich wiederum bei Fachfirmen, z. B. spezialisierten Planungs- oder Beratungsbüros, Unterstützung sichern. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Schirmung und Erdung CE-Kennzeichnung pro und contra Gerade in Verbindung mit EMV wird oftmals das Konformitätssiegel CE als Qualitätsgarant oder Gütezeichen angesehen. Zu beachten ist dabei, dass die CE-Kennzeichnung durch den Hersteller (es gibt keine CE-Vergabe- oder Kontrollstelle) erfolgt. Der Hersteller bestätigt mit dem CE-Kennzeichen die Konformität seines Produkts mit gültigen Normen und Vorschriften, z. B. auch zum EMV-Gesetz. v. Aus diesem Grund sind Produkte von HARTING (Kabel, Steckverbinder, Systemcords, Verteiler und Industriedosen) für die Strukturierte Verkabelung auch nicht mit dem CE-Zeichen versehen. Abb. 5.1: CE-Zeichen Um sicher zu gehen, was die Konformitätserklärung umfasst, sollten die Gerätebeschreibung oder die komplette und rechtsverbindlich unterschriebene Konformitätsurkunde bekannt sein und im Hause vorliegen. Produkte zur Strukturierten Verkabelung fallen grundsätzlich nicht unter die CE-Richtlinie. Der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) führt dazu aus: „Die CE-Kennzeichnung auf einem Produkt soll anzeigen, dass ein Produkt von einer harmonisierenden EU-Richtlinie erfasst wird, dass es die dort festgelegten gesetzlichen Anforderungen erfüllt und deshalb nicht durch staatliche Behörden im freien Warenverkehr im Europäischen Wirtschaftsraum behindert werden darf. Die CE-Kennzeichnung stellt aber kein Sicherheits- oder Qualitätszeichen dar.“ CE-Kennzeichnung (Quelle: ZVEI, Technisches Recht und Standardisierung, Behandlung von Industriesteckverbindern nach der Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG vom 6.2.2009) People | Power | Partnership 83 v. Schirmung und Erdung E H E = elektrisches Feld, erzeugt durch die elektrische Ladung Q bzw. durch die elektrische Spannung U H = magnetisches Feld, erzeugt durch die bewegte Ladung bzw. durch den elektrischen Strom I Abb. 5.2: EMV eines symmetrischen Kupferleiters Keine perfekte Symmetrie Maßnahmen und Parameter zur Erhöhung der EMV-Sicherheit der Verkabelungsanlage In der strukturierten Verkabelungen werden Kupferkabel auf Basis des „Twisted Pair“ (paarweise verdrillte symmetrische Leitungen) mit einem Wellenwiderstand von 100 Ohm eingesetzt. Die Symmetrie ist eine wesentliche Eigenschaft, um Störaussendung und Störeinkopplung zu verhindern oder zu minimieren. Dabei geht man davon aus, dass beispielsweise bei einer Störung, die von außen eingekoppelt wird, beide Adern eines Paares gleichermaßen betroffen sind und sich der Pegel auf beiden Adern ändert. Die Spannung zwischen diesen beiden – also die Differenz der Pegel auf den Adern – sollte konstant bleiben. In dieser Spannung ist das Nutzsignal verschlüsselt und müsste der Theorie nach unbeeinflusst seinen Weg nehmen. Dies funktioniert im Prinzip auch – aber eben nur begrenzt. Eine Ursache für Abweichungen von die- 84 sem Prinzip ist bspw. der Umstand, dass es keine perfekte Symmetrie gibt. Unregelmäßigkeiten im Material, Toleranzen im Produktionsprozess und Veränderungen der Verkabelungsprodukte während der Installation und im Gebrauch sind dafür verantwortlich. Diesen Umstand beschreibt der Parameter der Unsymmetriedämpfung. Die Unsymmetriedämpfung wird besonders zur Bewertung ungeschirmter Verkabelungskomponenten oder -anlagen herangezogen. Kabel und Leitungen werden auf Steckverbindern abgeschlossen. Hier wiederum kommt es zu Reflexionen, da es keine perfekte Anpassung im Wellenwiderstand gibt, die eine annähernd verlustfreie Übertragung über solche Schnittstellen liefern könnte. Nicht zuletzt ist der Bruch im physikalischen Aufbau und damit im Übertragungsverhalten zwischen Kabeln und Steckverbindern eine mögliche Fehlerquelle und Ausgangspunkt von EMV-Problemen.Um die Verkabelung robuster in Bezug auf Störungen und EMV-Belange zu machen, werden Kabel und HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Schirmung und Erdung Twisted Pair SF/UTP Ader Aderpaar v. Twisted Pair S/FTP Ader Aderpaar Folienschirm Folienpaarschirm Geflechtschirm Geflechtschirm Kabelmantel Kabelmantel Abb. 5.3: Aufbau SF/UTP- und S/FTP-Kabels Verbinder vollständig geschirmt. Ein wichtiger Parameter bezüglich der Qualität der Schirmung – und damit für ihre Wirksamkeit und Effizienz – ist die Schirmdämpfung. Die Summe beider Parameter – Unsymmetriedämpfung und Schirmdämpfung – ergeben die Kopplungsdämpfung. herangezogen. Je dichter das Geflecht, desto höher die Schirmwirkung – aber auch desto teurer das Produkt. Eine optische Überdeckung von 75 % bei Geflechtschirmen liefert bereits ausgezeichnete Ergebnisse. Alles darüber hinaus ist unverhältnismäßig teuer und bringt zum Schutz der Verkabelung generell keine zusätzliche Wirkung. (Siehe Abb. 5.3) Koppelungsdämpfung Schirmung: Schutz vor Ab- und Einstrahlung Um die Ausführung der Schirmung bei Verkabelungskomponenten müssen sich Anwender und Installateure üblicherweise keine Sorgen machen, da die Hersteller ihre Produkte auf dieses Anforderung hin entwickelt, produziert und getestet haben. Im Industriebereich kommen in der Regel nur sogenannte hoch- oder vollgeschirmte Systeme zum Einsatz. Kabel sind durch eine doppelte Schirmung geschützt (Folie und Geflecht um die Gesamtkonstruktion des Kabels bei Kat.-5-Kabeln und PIMFKonstruktionen bei Kat. 6, 6A und Kat. 7). Als Qualitätsmerkmal der Schirmung wird dabei z. B. die optische Überdeckung von Geflechtschirmen People | Power | Partnership Die Verbindungstechnik wird ebenfalls vollgeschirmt ausgeführt. Basis dafür sind geschirmte Steckkomponenten. In der Strukturierten Verkabelung für Industriegebäude nach EN 50173-3 oder ISO/IEC 24702 sind maßgeblich zwei Steckverbindertypen spezifiziert: RJ45 und M12. Verbindungstechnik voll geschirmt Der Steckverbinder RJ45 ist aus dem Officebereich bekannt. Buchse und Stecker werden bei Einbau in geschützter Umgebung in IP-20-Ausführung und in geschirmter Ausführung eingesetzt. Für die IP-65/67-Umgebungen wird der Steckverbinder RJ45 PushPull V.04 oder M12 eingesetzt. Kabel geschützt 85 v. Schirmung und Erdung Wichtige Aspekte für eine wirksame Schirmung in einer Verkabelungsanlage • Vollgeschirmte Ausführung der Verkabelungskomponenten Abb. 5.4: Steckverbinder RJ45 IP 20 • Durchgängigkeit der Schirmung von Endto-End durch großflächige Schirmkontaktierung/Schirmauflage an jeder Stoßstelle • Ordnungsgemäße Anbindung der Schirmung an die Erdungsanlage des Gebäudes – möglichst beidseitig bzw. an mehreren Punkten entsprechend dem Vermaschungsprinzip Abb. 5.5: Steckverbinder PushPull RJ45 IP 65/67 • Ordnungsgemäße Installation/Verarbeitung aller geschirmten Verkabelungskomponenten entsprechend den Herstellerangaben Abb. 5.6: Steckverbinder M12 X-Type IP 65/67 Grundsätze geschirmte Verkabelung 86 Für die richtige Verarbeitung der Verkabelungskomponenten ist es von großer Bedeutung, sich mit den Produkten und dem Thema Schirmung auseinanderzusetzen. Hier sind alle mit der Aufgabe betrauten Fachleute gefragt, um so die Qualität der Installation sicherzustellen. Hilfreich dafür sind die beigelegten Montageanleitungen, Hinweise auf den Web-Seiten der Hersteller und ganz besonders Schulungen. Wichtige Grundsätze im Umgang mit geschirmten Verkabelungskomponenten: Eine intensive Einarbeitung in die Materie ist gerade dann zu empfehlen, wenn man einzelne Produkte zum ersten Mal einsetzt. Der Zeitaufwand beträgt im Vorfeld zwischen 15 und 30 Minuten, im Nachgang wird der Zeitaufwand hingegen deutlich höher, unabhängig von sonstigen Kosten. Detaillierte Hinweise dazu können Sie auch dem Kapitel Installation entnehmen. • Folien sollten soweit wie möglich mitgeführt werden (bei PMIF-Konstruktionen geschieht das im Einklang mit dem Heranführen der Adernpaare an die Kontakte) • Alle Kabel sind nur so weit abzuisolieren, wie für den Anschluss an Steckkomponenten und Verteilern notwendig ist. Viele Hersteller liefern in ihren Montageanleitungen Abisolierschablonen im Maßstab 1:1 • Adernpaare sollten soweit wie möglich mit ihrer Verdrillung (twist) an die Kontakte der Verbinder herangeführt werden (IDC- oder auch Krimp-Kontakte). Unverdrillte Adernpaare verlaufen mehr oder weniger parallel HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Schirmung und Erdung Hinweis: Schon 10 mm eines solchen Parallelverlaufs der Adern können zu Leistungsverlust oder zu Störungen führen. • Kabelschirme sollten immer großflächig aufgelegt werden, möglichst 360° (bei industrietauglichen Kabeln geht es hier fast ausschließlich um den äußeren Geflechtschirm, der sich sehr komfortabel verarbeiten lässt). • Teile zur Schirmung von Steckverbindern sollten komplett montiert werden. Hierbei muss auf das Einrasten oder Kontaktieren zwischen den Bauteilen geachtet werden. Gerade bei der Verarbeitung dickerer Kabel (PIMF-Kabel in AWG 22 oder 23) können Schirmbleche von Steckverbindern an ihre mechanischen Grenzen stoßen. Hinweis: Bei der Installation von Ha-VIS preLink®-Komponenten sind der Abschluss der Adernpaare auf IDC-Kontakte und die Aufnahme des Schirms durch Gehäuseteile konstruktiv getrennt. Dies ermöglicht eine sehr einfache, sichere und schnelle Schirmkontaktierung. v. • Anschluss der Erdungsbänder sollte besonders bei Verteilerkomponenten und – bei Bedarf auch an den Industriedosen – über eine Verbindung mit den Erdsammelschienen bzw. der Potenzialausgleichsschienen im Schalt- oder Verteilerschrank erfolgen (bei Industriedosen z. B. an metallische und geerdete Kabelkanäle oder andere Bauteile der Verkabelungsanlage). Erdung: Die sichere Verbindung zum Erdboden. Schirmung entwickelt nur bei korrekter Erdung auch ihre schützende Wirkung. Ist die Verkabelungsanlage einschließlich Schirmung korrekt installiert, muss die Verbindung zur Erdungsanlage sichergestellt werden. Die Verkabelungskomponenten sind entsprechend konzipiert und ausgerüstet. Die Erdung, d. h. die Verbindung von Bauteilen zur Schirmung, erfolgt an geeigneten Stellen. Geeignete Stellen sind in erster Linie alle Verteiler (Schaltschrank, 19“-Schrank, andere Gehäuse u. ä.) und Zwischen- oder Unterverteiler (Boxen, Verteiler in Warten usw.). In diesen Verteilern treffen sich elektrische Einrichtungen (Schalter, Schütze, Sicherungen), elektronische Einrichtungen (Switche, Router, Controller) und die Verkabelung (Verteilerfelder, Hutschienenverteiler, Patch- oder Anschlussmodule). Schnelle Montage durch Ha-VIS preLink® vorkonfektioniertes Erdungskabel zum Anschrauben (Potentialausgleich) vorkonfektioniertes Erdungskabel zum Aufstecken vorkonfektioniertes Erdungsband zum Anschrauben (HF-tauglich) Ź Mindestquerschnitt bei Verwendung an RJ45-Buchsen und Outlets: 0,75 mm2 Ź Mindestquerschnitt bei Verwendung an Verteilerfeldern und Verteilerschränken: 2,50 mm 2 Abb. 5.7: Erdungskabel und Erdungsbänder People | Power | Partnership weitere Informationen in DIN VDE 0100, Teil 540 87 v. Schirmung und Erdung Zur Erdung muss eine Potenzialausgleichsschiene im Schrank oder Verteiler montiert sein, an der die metallischen Teile des Verteilers, z. B. das Montagegestell, und die Hutschienen angeschlossen werden. Hier werden aber auch alle Erdungsbänder von den Verkabelungskomponenten, z. B. 19“-Verteilerfelder, aufgelegt. lischen Teile des Gebäudes, einschließlich der Versorgungsleitungen oder Heizungsrohre und eben auch die Schirmung, werden an möglichst vielen Punkten miteinander verbunden. Zentraler Punkt dabei ist die Erdsammelschiene (nach DIN 0800: Erdungssammelschiene) oder auch Hauptpotenzialausgleichsschiene, an der alle technischen Gewerke eines Gebäudes zusammengeführt werden. Diese Erdsammelschiene ist mit dem Haupterder des Gebäudes verbunden und sichert die korrekte Ableitung aller induzierten Ströme zur Erde. Für die Wirksamkeit der Erdung in Bezug auf die Schirmung des Verkabelungssystems sind wiederum ein langzeitstabiler Kontakt (Schrauben mit Federscheiben usw.) und entsprechende, möglichst große Querschnitte der Erdungsbänder von Bedeutung. Vermaschung als Grundprinzip Dieser Haupterder des Gebäudes ist ein Tiefenerder, ein Fundament- bzw. Ringerder oder eine Kombination aus beidem. Dieser Haupterder ist stets mit der Bewehrung des Gebäudes oder mit zum Teil auch statisch belasteten Stahlteilen und Trägern der Gebäudekonstruktion verbunden. Er stellt das eigentliche Erd- oder Nullpotenzial im Gebäude zur Verfügung. (Siehe Abb. 5.9) Bis vor einigen Jahren wurden unterschiedliche Erdungsmaßnahmen in Gebäuden, Anlagen und technischen Einrichtungen separat konzipiert und realisiert. Heute ist man dank des Prinzips der vermaschten Erdung einen Schritt weiter: Alle metal- 2 1 4 2 1 1 3 4 3 1 Maschennetz-Stahlflachband 2 Anschlusspunkte 3 Gebäudeerdung 4 Stahlbeton Abb. 5.8: Vermaschte Erdung in einer Industriehalle 88 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Schirmung und Erdung v. Erdungssammelschiene 2 1 3 4 5 7 Potentialausgleichsleiter Verbraucheranlage 6 8 7 Heizung 3 Fundamenterder 8 Blitzschutzerder 4 9 Erder nach DIN VDE 0141 5 Bewehrung des Gebäudes 10 leitfähige Wasserleitungen 2 Fernmeldeerder leitfähige Mäntel der FM-Kabel 9 10 Funktionserder (FE) Abb. 5.9: DIN VDE 0800 – typischer Aufbau einer Erdungssammelschiene 1 Potentialausgleichsleiter Verbraucheranlage 2 Fernmeldeerder 3 Fundamenterder leitfähige Mäntel 4 der FM-Kabel 5 Bewehrung des Gebäudes 6 leitfähige Wasserleitungen 7 Heizung 8 Blitzschutzerder 9 Erder nach DIN VDE 0141 10 Funktionserder (FE) Abb. 5.10: Gebäudeerdung nach EN 50310 People | Power | Partnership 89 v. Schirmung und Erdung L1 L2 L3 N PE metallischer Körper metallischer Körper Abb. 5.11 TN-S-Netzform Die zentrale Erdsammelschiene verteilt sich in der Regel baumförmig in die Fläche und die Höhe des Gebäudes. Typischerweise wird zumindest pro Stockwerk (Höhe) oder pro Hallensegment/Flächensegment (Fläche) eine weitere Potenzialausgleichschiene gesetzt, an die sich dann eine Reihe technischer Gewerke anschließen. Netzform der Stromversorgung Baumstruktur 90 Je nach Ausrüstungs- und Vermachungsgrad kann es aber auch ein festes Raster von Potenzialausgleichsschienen geben, die jedoch einen gegenseitigen Abstand von 100 m nicht überschreiten dürfen. In der Praxis kommt es häufig vor, dass die Baumstruktur bei der Errichtung des Potenzialausgleichs mit Zonen vermaschter Potenzialausgleichsanlagen kombiniert wird. Besonders beim nachträglichen Einbau z. B. von Steuerzentralen, Rechenzentren oder dem Ausbau von Fertigungshallen mit modernster Produktionstechnik stellt dies ein probates Mittel dar, die Erdungsanlage für zusätzliche Automatisierungs- oder IT-Anlagen vorzubereiten. (Siehe Abb. 5.10) Auch wenn das Gewerk der Elektroinstallation im Gebäude in der Regel separat vergeben wird oder entsprechende Versorgungen schon installiert sind, sollten Fachplaner und Installateure für die Strukturierte Verkabelung einige Grundkenntnisse auf diesem Gebiet nachweisen. Ein wichtiger Berührungspunkt zwischen den Versorgungsnetzen (z. B. 230-V-Verteilung) und der Strukturierten Verkabelung ist die Netzform der Spannungsversorgung. Hier wird nach TN-C, TN-S, TN-C-S und weiteren unterschieden. Wichtigster Unterschied ist die Führung von Nullleiter (N) und Schutzleiter (PE) neben den Phasen L1, L2 und L3 in den Systemen. Die besten und bei heutigen Neuinstallationen vorgegebenen Systeme sind die mit einer separaten Führung von N und PE im Verteilnetz bis zum Verbraucher, d. h. in der Regel bis zur Steckdose oder bis zum Klemmpunkt im Schaltschrank. Hier spricht man von durchgängigen TN-S Systemen. Sind noch andere Systeme im Einsatz, ist besonders über den Ausbau des Potenzialausgleichs für klare (Erdungs-) Verhältnisse zu sorgen. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Schirmung und Erdung v. Ein Exempel In Teilen Berlins wurde bis Ende 2010 230-V-Anlagen auf Basis eines TN-C-S-Netzes betrieben. Dabei wurde – ausgehend von einer Drehstromeinspeisung mit 3 x 115-V-Phase der Nullleiter (N), der Schutzleiter (PE) und der Strom gemeinsam auf nur einer Leitung ins Haus geführt und dort auch gemeinsam, sprich wiederum mit nur einem Leiter weiterverteilt. Dies hatte mehrere recht einschneidende Folgen. Jeder Stromkreis benötigte zwei Sicherungen (jede Phase wurde einzeln abgesichert). Außerdem musste man immer darauf gefasst sein, dass auch bei ausgeschalteten Stromkreisen (z. B. Licht) noch Spannung auf der Leitung ist. Für alle angeschlossenen Geräte gab es defacto keine Null. Das aber ist problematisch, da eine Reihe von Geräten bei ausgeschaltetem Stromkreis stromlos sein muss. So benötigen Heizungssteuerung, PCs und eine Reihe von Licht/Bewegungssensoren absolute Stromlosigkeit, um ordnungsgemäß zu arbeiten. Es gab also Handlungsbedarf: Die Anforderung wurde durch den Einbau von Trenntrafos erreicht, die zusätzlich wiederum mit dem Potenzialausgleich des Hauses verbunden wurden. Dieser Potenzialausgleich (bei vielen Häusern als Fundamenterder ausgeführt und an zwei Stellen des Kellers nach oben geführt) ermöglichte die wirksame Erdung der Kabelschirme der Strukturierten Gebäudeverkabelung. Hieraus lassen sich also zwei Dinge ableiten. Zum einen hat die Form des Spannungsnetzes ganz wesentliche Auswirkungen auf Schirmung und Erdung der Strukturierten Verkabelung. Zum anderen können sich angeschlossene Endgeräte unterschiedlich verhalten, was ihre Funktion und auch ihre EMV-Festigkeit betrifft. People | Power | Partnership Je Stromtrasse 2 Sicherungen Abb. 5.12: Strukturierte Verkabelung im Heim-Bereich Unterschiedliches Verhalten von Geräten – gerade auch in der Automatisierungs- und Steuerungstechnik sowie im IT-Umfeld – rührt oftmals aus unterschiedlichen Erdungs- und Massungskonzepten der Gerätehersteller. Alle Geräte unterliegen zwar den Grundsätzen für Erdung und Massung der Normenreihen 0100 und 0800, trotzdem können sie unterschiedlich ausgeführt werden. Die Ausrüstung mit eigenen Netzteilen oder die ausschließliche Nutzung von Versorgungsspannungen bis 48 V bzw. der Erzeugung eigener Bezugspotenziale auf der Leiterplatte / in der Elektronik lassen vielfältige Realisierungsmöglichkeiten zu. Variantenreichtum 91 v. Schirmung und Erdung Separate Schirmung Dabei kann es durchaus sein, dass der Gerätebauer zur Wahrung bestimmter Funktionalitäten die separate Durchführung von Schirmen in seinem Gerät realisiert. Das kann dann so aussehen, dass z. B. Schnittstellen zur Anbindung an Datennetzwerke oder zur Verbindung mit anderen Geräten isolierte Schirmpotenziale von der Geräteeingangsbuchse bis zur verarbeitenden Elektronik ausweisen. Isolierte Schirmführung 92 Eine solche isolierte Schirmführung kann später auch bei der Zuleitung (steckerseitig) vorteilhaft sein. Aus diesem Grunde hat HARTING viele seiner Receptacles (Anbaugehäuse und Datenbuchsen) und die dazu passenden Steckkomponenten so ausgeführt, dass auch eine vom Steckverbindergehäuse isolierte Schirmführung möglich ist. Diese Option muss aber präzise geplant werden und mit der eingesetzten Gerätetechnik harmonieren. Außerdem darf es keinesfalls zu Verletzungen der Richtlinien zur Erdung von Verkabelungsanlagen führen: Sicherheit geht vor Funktion. Verfechter solcher kanalbezogenen Schirmung war lange die Swiss Telekom. Aus diesem Grunde waren auch Schweizer Hersteller führend bei der Ausstattung von Verkabelungskomponenten mit der Option der Einzelkanalschirmung. Mittlerweile jedoch sind auch in der Schweiz viele Techniker und Betreiber von dieser Form des Schirmkonzepts für Verkabelungsanlagen und Strukturierte Verkabelung abgerückt. Auch die Swiss Telekom ist zum Konzept der vermaschten Erdung übergegangen. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) ANHANG Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste Glossar A AC Büro IT Kommunikationstechnik und Verkabelung in Bürogebäuden. Alternating Current (Wechselstrom) Bulkheads ACT Alien Crosstalk – Parameter zur Beschreibung des (unerwünschten) Übersprechens von einem Datenkanal zu einem benachbarten. Tritt nur bei ungeschirmten (UTP-) Verkabelungssystemen auf. AIDA (Automation Initiative of German Domestic Automobile Manufacturers) Automatisierungsinitiative Deutscher Automobilhersteller, die auf Basis von PROFINET bevorzugte Schnittstellen und Produkte definiert. Automation Island (AI) Fertigungs- bzw. Verkabelungsbereiche in der Industrie, die den Profil-spezifischen Grundsätzen nach ISO/IEC 61784 folgen. Automation IT Produkt- und Lösungsangebot von HARTING zum Aufbau einheitlicher Infrastruktur und Kommunikation von der Industrie bis zum Büro. AWG American Wiring Gauge, beschreibt den Durchmesser von Kupferadern in einem Kabel. B BD Building Distributor oder Gebäudeverteiler, Bestandteil der Verkabelungsstruktur nach ISO/IEC11801 und EN50173-x. BdNI Bildungsinitiative der Netzwerk Industrie. Ein Verband zur Vermittlung von Wissen, zur Erhöhung des Ausbildungsniveaus für Netzwerker und zur Erhöhung von Qualität und Sicherheit in Datennetzwerken. HARTING ist aktives Mitglied im BdNI. People | Power | Partnership Verkabelungskomponente zur Verbindung von zwei Steckern, Doppelkupplung. Bus, siehe auch Feldbus Infrastruktur zur Verbindung von Sensoren (Messfühler) und Aktoren (Stellglieder) generell über ein und dasselbe Kabel (Linientopologie). BMWi Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie. C CBN Common bonding network, Gemeinsame Potenzialausgleichsanlage, Wesentlicher Teil der Gebäudeausrüstung, um Geräte, Anlagen und Maschinen auch in Verbindung mit der Verkabelung sicher zu erden. CE-Kennzeichnung Mit der CE-Kennzeichnung erklärt der Hersteller verbindlich, dass sein Produkt den europäischen Richtlinien für dieses Produkt oder die Produktgruppe entspricht. CE (Common Era) auch EG-Zeichen genannt. CISPR (International Special Committee on Radio Interferences) Internationales Normungsgremium mit Schwerpunkt elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). CP (Communication Protocolls) Kommunikationsprotokolle dienen dazu, Computern die fehlerfreie Kommunikation zu ermöglichen, indem sie Regeln und Standards für die Interpretation von Signalen oder die Konfiguration der Hardware festlegen. Im Zusammenhang mit der Automatisierungstechnik spricht man von Automatisierungsprotokollen oder Profilen. 93 Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste CPF (Communication Profile Families) EMV, EMC (electro magnetic capability) Kommunikationsprotokolle, die normativ in Familien zusammengefasst wurden. Elektromagnetische Verträglichkeit, Verhalten von Kommunikationsnetzen in ihrer Umgebung. Connectorless Channel EN Spezialform des End-to-End-Links ohne zusätzliche Steckstellen in der Strecke Europäische Norm. End-to-End-Link D DIN Deutsches Institut für Normung, Deutsche Industrienorm. Dual-BootTechnologie HARTING Technik zur platzsparenden und thermisch Bezeichnet die industrielle Datenverkabelungsstrecke von Datenstecker zu Datenstecker, also ähnlich dem in der ISO/IEC 11801 normierten Channel und kann im Extremfall ein 100 m „überlanges Patchcord“ sein. Messtechnisch werden die beiden Datenstecker mit betrachtet /gemessen. Bei der Channelmessung nach ISO/IEC 11801 werden die Datenstecker am Ende messtechnisch „herausgerechnet“. schonenden Umspritzung von RJ45-Steckverbindern. Erdung E Schutzmaßnahme gegen Stromschlag und zur Ableitung von Störströmen. E/A ERP-Systeme Eingabe/Ausgabe Enterprise Ressource Planning bezeichnet Systeme, die sämtliche Unternehmensinformationen bedarfsgerecht zur Verfügung stellen. Damit sollen alle betrieblichen Ressourcen möglichst effizient zur Erreichung des Unternehmensziels eingesetzt werden. E/A-System Systeme und Schnittstellen mit Ankopplung von Geräten, Sensoren oder Gebern und Aktoren zur Zuführung oder dem Auslesen von Daten, Zuständen oder Meldungen/Alarme in oder aus einem übergeordneten System oder Netzwerk. Ganze Systeme mit dieser Aufgabenstellung werden oftmals auch als PEA bezeichnet (Prozess-Ein-/Ausgabesysteme). Easy-Stripping-Technik HARTING Begriff zur Beschreibung konstruktiver Lösungen bei Kabeln und Steckverbindern zur schnellen Vor-Ort-Montage von Verkabelungen. So konzipierte Kabel lassen sich mit einem speziellen Kabelmesser mit mehreren Klingen in einem Arbeitsgang abisolieren und kürzen gleichzeitig das Kabelgeflecht ein. Ethernet Weit verbreitetes Datennetzwerkprotokoll, das Büro IT und Automation IT verbindet. F FastConnect-Technik Spezieller konstruktiver Aufbau von Kabeln und Steckverbindern zur einfachen Vor-Ort-Montage von Verkabelungen. Der Begriff stammt von der Firma Siemens. Vergleichbare Konzepte wendet auch HARTING an – siehe auch Easy Stripping. Electronic Components and Systems (ECS) Elektronische Komponenten und Systeme. 94 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste Fast Ethernet GB Ethernet-Datennetzwerkprotokoll mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 100 Mbit/s. siehe Gigabit GBase-T Fast Track Switching (FTS) HARTING Technologie zur Realisierung von Echtzeit- Beschreibung von Gigabit-Ethernet nach IEEE 802.3 zur Übertragung auf Twisted-Pair-Kabeln. Übertragung im Netz mittels Standard-Ethernet für Steuerungsbefehle und -protokolle. Gigabit FD Floor Distributor, Etagenverteiler, Bestandteil der Verkabelungsstruktur nach ISO/IEC 11801 bzw. EN 50173-x. Übertragungskapazität und -geschwindigkeit im Ethernet. Steht für die erreichbare Übertragungsgeschwindigkeit z. B. im Kupferbereich von max. 250 MBit/s je Adernpaar und damit für 4x250 Mbit/s = 1000 MBit/s = 1 GigaBit/s. Feldbus, siehe auch Bus Infrastruktur zur Verbindung von Sensoren (Messfühler) und Aktoren (Stellglieder) i. Allg. über ein und dasselbe Kabel (Linientopologie). H Ha-VIS preLink® Propritäres Steckgesicht der Firma Telegärtner zum Anschluss von Telefon- und Datentechnik. Wird heute nicht mehr vertrieben. Ha-VIS ist eine HARTING Dachmarke und wird in Verbindung mit allen HARTING Produkten aus dem Systembereich ICPN benutzt. Ha-VIS = HARTING Versatile Innovative Solutions; ICPN = Industrial Communication and Power Networks; Ha-VIS preLink® ist der Produkname für alle HARTING Produkte, die mit einer speziellen Kabelanschlusstechnik arbeiten – Kabelabschlussblock. FRNC-(Fire Resistant Non Corrosive)Kabel Han® 3 A Interface Kabel mit hochwertigen Mantelmaterialien und besonderem Verhalten im Brandfall. Das Non Corrosive beschreibt, das ein brennendes Kabelmaterial in Verbindung mit (Lösch-)Wasser keine Säuren oder andere stark ätzende Substanzen erzeugt. Han® ist eine HARTING Dachmarke und wird in Verbindung mit allen HARTING Produkten aus dem Bereich Installation Technology benutzt. Han® 3 A ist als HARTING Werksnorm für eine kleine Bauform eines schweren Steckverbindergehäuses entstanden und stellt heute einen Quasi-Standard in der Industrie dar. Female Übertragene Bezeichnung für Buchsen im Gegensatz zu Steckern, die die Bezeichung male tragen. FKS-Modul G Gateway Verbindung zwischen Netzwerken, die nach unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen arbeiten. Gateways übersetzen Signale von einem Standard in den nächsten und erlauben somit dem Zusammenschluss verschiedener Subnetze mit unterschiedlichen Protokollen in einem Netzwerk. People | Power | Partnership HE = Höheneinheit Begriff in Verbindung mit Einbaumaßen bei 19”-Verteilern und Gestellen. 1 HE entspricht 1 3/4 Zoll also 44,45 mm. Ein üblicher 19“-Verteilerschrank hat 42 HE. HF-Performance High Frequency Performance: Hochfrequenzverhalten von passiven Verkabelungskomponenten oder 95 Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste Verkabelungssystemen. HF-Performance wird über mehrere Parameter wie Dämpfung, Nebensprechdämpfung usw. als physikalische Größen in Abhängigkeit von der Bandbreite gemessen und beschrieben. Insertion Loss Einfügedämpfung, Übertragungstechnischer Parameter der die Signaldämpfung über die Länge eines Kabels oder einer Verkabelungsstrecke beschreibt. Interface HIFF (HARTING Industrie Form Faktor) HARTING Bauform: HARTING Konzept zur Kompatibi- Schnittstelle bzw. Bauform von Schnittstellensteckverbindern. lität in Abmaßen von Steckverbindern und Aufnahmen/Halterungen in Gehäusen. Internettelefonie, siehe Voice over IP Host Sprachkommunikation/Telefonie über IP-basierte Dienste. Hauptcomputer in einem Netzwerk, im Unterschied zum Slave, der vom Host gesteuert wird. IO (Industrieoutlet oder Industrial Outlet) Anschlussdose, Kommunikationsdose in der Industrie. Hub Schnittstelle, die in einem Netzwerk Kommunikationsleitungen zusammenfasst und Verbindungen zu allen Geräten herstellt, die im Netzwerk gesteuert werden. Hub’s sind heute oftmals von Switchen verdrängt worden, die wesentlich bessere Funktionalität im Netz gewähren. I/O-Module Geräte zum Anschluss von Sensoren oder Aktoren. IP (Internet Protocol) Protokoll zur Fixierung von Kommunikation und Datenübertragung im Internet. IP 20...67 I ID (Intermediate Distributor) Zusätzlicher Verteiler zwischen BD, Gebäudeverteiler, und FD, Etagenverteiler, zur Erschließung von Flächen, Bestandteil der Verkabelungsstruktur nach ISO/IEC 24702 bzw. EN 50173-3. Ingress Protection. Internationale Schutzklassen, die Auskunft geben über die Dichtigkeit etwa von Steckverbindern gegen das Eindringen von außen. ISO/IEC (International Standard Organisation/ International Electrotechnical Commission) Internationales Gremium zur Standardisierung, im Falle IEC für die Elektrotechnik. IDC-Technik (Insulation Displacement Technology) IT (Information Technolgy) Erprobte und sichere Anschlusstechnik für Kupferadern, Schneid-Klemm-Technik. Oberbegriff zu technischen Einrichtungen und Verfahren zur Kommunikation und Datenverarbeitung. IEC (International Electrical Commission) Internationales Normungs- und Expertengremium mit Schwerpunkt Elektrotechnik. J Jack (Modul) 96 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Bezeichnung für eine feldkonfektionierbare RJ45Buchse. Weltweit tätiger Berufsverband, der unter anderem Ethernet-Protokolle definiert. Weltweit größter technischer Berufsverband. Jackets Mantel, Mantelmaterial von Kabeln. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste K Koaxial, Koax Unsymmetrische Kabel und Verbinder, die in der Regel mit einem Mittelleiter für das Nutzsignal und einem oder mehreren Schirmen als Rückleiter arbeiten MIC Stecker Spezieller von der Firma IBM entwickelter 4-poliger, vollgeschirmter Datenstecker für Token-Ring-Netzwerkkomponenten und Verkabelungen auf Basis 150 Ohm (Typ-1-Kabel). MICE-Tabelle L LAN (Local Area Network) Lokales (Kommunikations-)Netzwerk mit räumlicher Begrenzung; i. Allg. bis maximal 2 km Länge. Lichtwellenleiter, siehe auch POF Kabel für die Übertragung optischer Signale für die Datenkommunikation. Zeichnet sich durch hohe Übertragungsraten und hohe Zahl von Übertragungskanälen aus. Technische Lösungen für LWL Kabel und Verbinder können sowohl Glasfaserbasiert (GF) als auch Kunststoff-basiert (POF) sein. Methode zur normativen Beschreibung von Umgebungsanforderungen von Netzwerkverkabelungen, bei denen mechanische Belastungen (M), Außeneinflüsse (I), klimatische und chemische Einflüsse (C) und elektromagnetische Verträglichkeit (E) berücksichtigt werden. Nach MICE werden drei Kategorien vergeben, wobei Kategorie I nur geringe, Kategorie III starke Belastungen umfasst. Mini-C-Steckverbinder Ein von der Firma IBM entwickelter 8-poliger vollgeschirmter Datenstecker, der ursprünglich den IBM MIC-Stecker ablösen sollte. Der Mini-C-Stecker konnte sich nicht durchsetzen. LSA PLUS Multiplexer Geschützter Begriff für einen speziellen IDC-Kontakt mit 45°-Stellung (Erfindung der Berliner Firma KRONE). Ein elektronisches Schaltsystem, das es mehreren unterschiedlichen Signalen oder elektronischen Diensten erlaubt, einen einzigen Übertragungskanal zu nutzen. LSZH (Low Smoke Zero Halogen) Bezeichnung für halogenfreie Kabel mit speziellen Eigenschaften im Brandfall. N LWL N, Nullleiter oder Neutralleiter Lichtwellenleiter, beschreiben auch polymer-optische Fasern (POF). Im Gegensatz zu Glasfaser. Schutzleitung in der Elektrotechnik für die Schutzmaßnahme Nullung. Der Nullleiter ist spannungslos. M Male Übertragene Bezeichnung für Stecker im Gegensatz zu Buchsen, die die Bezeichnung female tragen. M12 Bezeichnung für Rundsteckverbinder mit metrischem Gewinde, wie sie in der Industrie eingesetzt werden. People | Power | Partnership NEXT – Nahnebensprechdämpfung (Near End Crosstalk) Übertragungstechnischer Parameter der wesentlich die Qualität und damit die Leistungsfähigkeit von Verkabelungskomponenten bzw. Verkabelungen beeinflusst. NEXT beschreibt das Übersprechverhalten von Signalen von einem Paar zu benachbarten Paaren auf TP-Verkabelungskomponenten bzw. ganzen Verkabelungsstrecken. 97 Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste NS PE Netzschnittstelle. Protected Earth, Schutzleiter in der Elektrotechnik. Permanent Link NVP (Nominal Velocity Propagation) Kabelparameter, notwendig zur Einstellung in Netzwerk-Testgeräten bei Längenmessungen von Verkabelungsstrecken. Fest installierte Verkabelungsstrecken. Normativ max. 90 m. Beschrieben in ISO/IEC 11801 bzw. EN 50173-1 Permanent-Link-Messung O Normierte Messprozedur zur Abnahme von fest installierten Verkabelungsstrecken. OF-500, OF-2000, OF-10000 PIMF (Pair In Metal Foil) Optische Übertragungsklassen. Kabelkonstruktion mit paarweise geschirmten und verdrillten Leitungen. OM 2, OM 4 Qualitätsstufen optischer Multimode Fasern. PNO (PROFINET Nutzer Organisation) OS 1, OS 2 Zusammenschluss von Herstellern und Anwendern von PROFIBUS- und PROFINET-Komponenten und Systemen. Qualitätsstufen optischer Singlemode Fasern. OSI-Schichtenmodell Basis moderner Kommunikations- und Netzwerktechnik. P POF (Polymer-optische Fasern), siehe auch Lichtwellenleiter Kunststofffasern, die als Lichtwellenleiter zur Datenübertragung eingesetzt werden. Port Anschluss, Steckplatz. PAM-16-Verfahren Puls-Amplituden-Modulationsverfahren, angewandt bspw. zur Übertragung von 10 Gigabit über Kupferkabel. Potenzialausgleich Patch- und Anschlusscords POWERLINK Beidseitig mit Steckverbindern konfektionierte Datenleitung. Ethernet POWERLINK, Protokollerweiterung zum Ethernet, mit der Daten in Echtzeit übertragen werden können. Elektrisch gut leitende Verbindung zur Schaffung eines einheitlichen elektrischen Potenzials. PC Personal Computer. PROFINET PCB Bauweise Process Field Network, offener Ethernetstandard von PROFIBUS und PROFINET. PCB = Printed Circuit Board, gedruckte Leiterplatte. Anschluss- oder Verteilerkomponenten, deren Buchsen auf Leiterplatte aufgebracht werden. 98 Protokoll Übertragungsprotokoll, Norm zur Fixierung von Übertragungs- und Kommunikationsregeln in der Elektronik/IT. HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste PUR-Mantel (Polyurethan) Hochwertiger, robuster Kabelmantel auf Basis Polyurethan. PushPull Einfacher Verriegelungsmechanismus bei Steckverbindern, der durch Stecken und Ziehen betätigt wird. PVC-Kabel Kabel mit Mantel aus Polyvenyl Chlorid, halogenhaltig. binder sind heute in der Normenreihe IEC 60607-x beschrieben. RoHS-Konformität (Restriction of hazardous substances, Beschränkung für den Einsatz gefährlicher Substanzen) Vereinbarung zum Schutz der Umwelt durch Vermeidung des Einsatzes gefährlicher oder giftiger Stoffe. Diese Konformitätserklärungen sind wesentliche Basis zum Handel zwischen nach ISO 9001 ff. zertifizierter Unternehmen. Router R Vermittlungsgerät in einem Kommunikationsnetzwerk. REACH-Verordnung EG-Richtlinie 1907/2006, Chemikalienverordnung, regelt den Einsatz gefährlicher oder giftiger Substanzen in Werkstoffen durch Verbote und Grenzwerte. Receptacles Bauteile zum Anbringen von Steckverbindungen an Geräte- oder Schaltschrankgehäusen. Oftmals sind Receptacles mit IP 65/67-Steckgehäusen verbunden, um eine entsprechenden Schutzgrad der Steckverbindung zu gewährleisten. S Schirmung Technische Maßnahmen an Kabeln, Verbindern und Geräten zur Erhöhung der elektromagnetischen Verträglichkeit. SCRJ POF Optischer Steckverbinder zur Aufnahme von POF (Polymer-optische Fasern) Repeater S/FTP – Screened Foiled Twited Pair Signalverstärker in der digitalen Kommunikation. Kabelkonstruktion bei der der Schirm eine Kombination aus Folie und Geflecht darstellt. RFID (Radio-Frequency Identification) Technologie zum berührungslosen Auslesen von Daten. SchuTSEV Sicherheitsfunk-Schutzverordnung. RG11 (Thick Ethernet/Yellow Cable) Für Breitbandanwendungen entwickeltes Koaxialkabel. Erstes Ethernet-Datenkabel. Heute nicht mehr anzutreffen. SERCOS RG58 (Cheapernet) Smart Network Infrastructre Koaxialkabel und Verbinder für Ethernetverkabelungen. Heute kaum noch anzutreffen. Automation IT wird zu Smart Network Infrastructure HARTING adressiert mit dem Produkt- und Lösungsangebot von Smart Network Infrastructure alle Anwendungen die auf Ethernet, RFID und intelligente Netzwerklösungen zurückgreifen. HARTING betreibt die technologische Weiterentwicklung und Erweite- RJ45 Normierter 8-polige Steckverbinder für die Telekommunikation und Datennetzwerktechnik. RJ45-Ver- People | Power | Partnership Serial Realtime Communication System, Kommunikationsprotokoll zwischen Steuerungen und Feldbus. 99 Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste rung intelligenter Netzwerklösungen zu einer durchgängigen Produktpalette auf der Basis der Anforderungen von Systemlösungen. Die Produktpalette von HARTING ist durch die Marke Ha-VIS gekennzeichnet und stützt sich auf aktive EthernetKomponenten, passive Infrastruktur, RFID- und Power-Netzwerklösungen sowie einer übergreifenden Softwareplattform. führt werden. Sternviererkonstruktionen sind keine Twisted-Pair-Kabel. Switch Aktive Komponente zum Aufbau von Kommunikationsnetzen. T TA (Informationstechnischer Anschluss) Normativer Begriff zur Beschreibung einer Anschlussdose. TIA-568A/TIA-568B (Farbkodierung) Zuordnungsschema von Kabeladern zu Kontakten in RJ45-Steckverbindern. TN-C, TN-S, TN-C-S Beschreiben Niederspannungsnetze (oftmals auch im Bereich 220/230 V) in Bezug auf die Zurverfügungstellung und Verteilung von Phasen, Nullleiter und Schutzleiter bis zum Verbraucher. Token Ring Spleiß Nicht lösbare Verbindungen von Kabeln durch Verflechten, Verkleben oder Verschmelzen. Bei Glasfaserverkabelungen wird der Spleiß – die Verbindung zweier i. Allg. gleichwertiger Fasern – durch hohe Temperaturen an der Nahtstelle mittels eines Spleißgerätes hergestellt. Spezifisches Datennetzwerkprotokoll in Computernetzwerken. Dieses Protokoll wurde von IBM entwickelt und besonders im peripheren Bereich von main frames, später in LAN’s eingesetzt. Token Ring gab es in zwei Ausführungen. Eine mit 4 und eine mit 16 Mbit/s; ist aber von Ethernet verdrängt worden und heute quasi vom Markt verschwunden. SPS Torx Speicher-programmierbare Steuerungen. Bezeichnung für ein patentiertes Schrauben-Mitnahmeprofil. Torx ist eine eingetragene Marke. S/STP Kat. 7 Screened shielded twisted pair, Kabel mit Paar-Schirmung und Gesamtschirmung – sogenannte PIMFKabel spezifiziert nach den Leistungsgrenzen der Kat. 7 bis 600 MHz. Twisted-Pair-Kabel (TP) Datenkabel, Kabel auf Basis paarweise verdrillter Leitungen. Sternvierer Kabelkonstruktion bei der vier miteinander verseilte Kupferadern in einem Kommunikationskabel ge- 100 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste U UL-Zulassungen/listing (Underwriters Laboratories) auch die Schirmkontaktierung zwischen Steckverbindern und Kabelschirm angezeigt. WLAN (Wireless Local Area Network) Unabhängige amerikanische Organisation zur Untersuchung und Prüfung von Produkten hinsichtlich ihrer Sicherheit. Sehr stark von Anforderungen, Gesetzen und Interessen in Nordamerika geprägt. Drahtloses Netzwerk, Funknetzwerk. Im Ethernetbereich nach IEEE 802.11a/b/g/n definiert. UTP-Verkabelung (unshielded twisted pair) ZVEI Ungeschirmte Verkabelung. Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. Der ZVEI vertritt wirtschafts-, technologie- und umweltpolitische Interessen der deutschen Elektroindustrie. UV-Strahlung Ultra-violette Strahlung, wie sie bei intensiver Sonneneinstrahlung auftritt. Hat starke destruktive Wirkung auf Materialien (Entfärbung, Strukturveränderungen) Z V V-0 UL-Werkstoffklassifizierung zur Erhöhung der Sicherheit unter anderem durch Werkstoffart und -Menge. Nimmt Einfluss auf die Werkstoffzusammensetzung und vermindert die Freisetzung giftiger oder gesundheitsgefährdender Stoffe gerade im Brandfall. VDE (Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik) Technisch wissenschaftlicher Verband der Elektrotechnik. Voice over Internetprotokoll (VoIP) Sprachkommunikation/Telefonie über IP-basierte Dienste. W Wire Map Beschreibt das Verdahtungsschema eines konfektionierten Kabelsegments oder Cords bezüglich der Belegung der Steckerkontakte mit den Adern eines Datenkabels. Bei geschirmten Verkabelungen wird People | Power | Partnership 101 Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste Sammlung von Links, Querverweisen, zus. Infos innerhalb der Kapitel (kann zu einem gewissen Teil auch zur Quellenangabe genutzt werden) Kapitel 1: Kapitel 1 • Standard ISO/IEC 11801 „Information Technology – Generic Cabling for Customer Premises“ • Standard EN 50173-x „Informationstechnik – Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen – Teil x; Deutsche Fassung DIN EN 50173-x“ » DIN EN 50173-1: „Informationstechnik – Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen“ » DIN EN 50173-2: „Informationstechnik – Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen – Teil 2: Bürogebäude“ » DIN EN 50173-3: „Informationstechnik – Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen – Teil 3: Industriell genutzte Gebäude“ » DIN EN 50173-4: „Informationstechnik – Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen – Teil 4: Wohnungen“ » DIN EN 50173-5: „Informationstechnik – Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen – Teil 5: Rechenzentren“ Kapitel 2: Kapitel 2 • ISO/IEC 24702 „Information technology – Generic cabling – Industrial premises” • IEC 61918 „Digital data communications for measurement and control – Profiles covering installation practice for fieldbus communications media within and between the Automation Island“ Bezug/Informationen der gedruckten Normen: Beuth Verlag GmbH Burggrafenstraße 6 10787 Berlin Telefon 030 2601-2260 Telefax 030 2601-1260 http://www.beuth.de/ Kapitel 3: Kapitel 3 102 • VDE 0800 / EN 50310 „Anwendung von Maßnahmen für Potentialausgleich und Erdung in Gebäuden mit Einrichtungen der Informationstechnik – Deutsche Fassung“ HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste • DIN EN 50529-1 „EMV-Norm für Übertragungsnetze – Teil 1: Leitungsgebundene Übertragungsnetze, die Telekommunikationsleitungen nutzen; Deutsche Fassung FprEN 50529-1:2010“ • EN 50173-3 „Informationstechnik – Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen – Teil 3: Industriell genutzte Gebäude“ • Einige Hinweise und Anregungen zu Abnahmetests finden Sie Zu Fluke Geräten: http://www.flukenetworks.com/datacom-cabling?td=products#Copper_Certification and_Testing Zu IDEAL Geräten: http://www.idealindustries.de/ideal_info/about_ideal/lan/ Zu Psiber Data Geräten: http://www.psiber.com/ • DIN EN 50174-1 „Informationstechnik – Installation von Kommunikationsverkabelung – Teil 1: Installationsspezifikation und Qualitätssicherung; Deutsche Fassung EN 50174-1“ Kapitel 4: • DIN EN 50346 „Informationstechnik – Installation von Kommunikationsverkabelung – Prüfen installierter Verkabelung; Deutsche Fassung EN 50346“ Kapitel 4 • DIN EN 50310; VDE 0800-2-310 „Anwendung von Maßnahmen für Erdung und Potentialausgleich in Gebäuden mit Einrichtungen der Informationstechnik; Deutsche Fassung EN 50310“ • IEC PAS 61076-2-109 „Connectors for electronic equipment – Product requirements – Part 2 109: Circular connectors – Detail specification for connectors M12 x 1 with screw-locking, for data transmissions with frequencies up to 500 MHz” • Informationen der Bildungsinitiative der Netzwerk Industrie – BdNI BdNI Akademie e.K. Herdweg 9, 71131 Jettingen email [email protected] Tel +49 (0) 7452-8965603 Fax +49 (0) 7452-8965604 http://www.bdni.de/ • PROFINET-Richtlinie » http://www.profibus.com/ » http://www.profibus.com/nc/community/regional-pi-associations/germany-new/downloads /downloads/profinet-installationsrichtlinien-1/display/ » HARTING Broschüre: HARTING Smart Network Infrastructure, Industrielle Verkabelung PROFINET (Best.-Nr. 98 42 118 0101) People | Power | Partnership 103 Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste Kapitel 5: Kapitel 5 • DIN-VDE-Normen Teil 8, Normenreihe ab VDE 800, speziell Teil 1 1989-05 DIN VDE 0800-1 „Fernmeldetechnik – Allgemeine Begriffe, Anforderungen und Prüfungen für die Sicherheit der Anlagen und Geräte“ • DIN 18014: „Fundamenterder – Allgemeine Planungsgrundlagen“ • Firmenschrift Dehn + Söhne: „Fundamenterder nach DIN 18014“ veröffentlicht 2009 • DIN VDE 0100 Teil 410: „Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V, Teil 4: Schutzmaßnahmen, Kapitel 41: Schutz gegen elektrischen Schlag“ • DIN VDE 0100 Teil 444: „Elektrische Anlagen von Gebäuden, Schutzmaßnahmen, Schutz vor Überspannungen, Schutz gegen elektromagnetische Störungen (EMI) in Anlagen von Gebäuden“ • DIN VDE 0100-540: „Errichtung von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V – Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Erdung, Schutzleiter, Potenzialausgleichsleiter“ • DIN VDE 800-2-310: „Anwendung von Maßnahmen für Potenzialausgleich und Erdung in Gebäuden mit Einrichtungen der Informationstechnik“ • Informationen des Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, BMWi Webseite » http://www.bmwi.de/BMWi/Navigation/technologie-und-innovation.html • EN 50081 bzw. VDE 0839 Teil 81-2 „Elektromagnetische Verträglichkeit – Störaussendung“ • EN 50082 bzw. VDE 0839 Teil 82-2 „Elektromagnetische Verträglichkeit – Störfestigkeit“ • DIN EN 55022 bzw. VDE 0878 Teil 22 „Einrichtungen der Informationstechnik, • Funkstöreigenschaften – Grenzwerte und Messverfahren“ • Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) » http://www.zvei.de/ • Niederspannungsrichtlinie „Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG“ » http://www.zvei.de/index.php?id=2368 » http://www.ce-zeichen.de/klassifizierung/niederspannungsrichtlinie.html • ZVEI, Technisches Recht und Standardisierung, Behandlung von Industriesteckverbindern nach der Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG vom 6.2.2009 104 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste Interessante Links • ISO/IEC-Normen beschaffen: http://www.iec-normen.de/ • DIN-Normen beschaffen: http://www.din.de/cmd?level=tpl-bereich&menuid=47422&cmsareaid=47422& languageid=de Weitere Quellen: • Publikationen/Fachtagung der ITG – Informationstechnische Gesellschaft im VDE • Bundesnetzagentur: „Leitfaden zur Dokumentation von ortsfesten Anlagen entsprechend dem Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln (EMVG)“ • HARTING Produktunterlagen (Quellen siehe Tabelle nächste Seite) • An dieser Stelle sei auf das HARTING Schulungsprogramm zur Strukturierten Verkabelung verwiesen, in dem auf das Thema Abnahmemessungen tiefer eingegangen wird (Kap 4 S. 81) Liste der eingesetzten HARTING Produkte • HARTING PushPull Interface (V.4) • Han® 3 A Interface • Han® PushPull Interface (V.14), • Ha-VIS preLink® RJ45 HIFF • HARTING RJ45-Steckverbinder • HARTING Industrial Outlet • HARTING Verteiler • HARTING System- und Anschlusscords • HARTING Kabel • Und weitere Produkte Zum Autor Rainer Schmidt ist Leiter des Product Managements Structured Cabling im Unternehmensbereich ICPN der HARTING Technologiegruppe. Er ist Mitglied und stellvertretender Obman im GUK 715.3 beim DKE VDE DIN und außerdem Mitglied im SC65C WG10 bei ISO/IEC. Der deutsche Experte bei der Erstellung der Norm IEC 61918 hat außerdem federführend bei der Erstellung der Normenreihen EN 50713 und 50714 mitgewirkt. People | Power | Partnership 105 Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste Übersicht Kabel-NVP-Werte KABELTYPE LIEFER-AUFMACHUNG HARTING BESTELLNUMMER NVP Industrial Kat. 6A, PVC, 4 x 2 x AWG 26/7 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0522 78 % Industrial Kat. 6A, PVC outdoor, 4 x 2 x AWG 26/7 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0521 78 % Industrial Kat. 6A, PUR, 4 x 2 x AWG 26/7 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0620 78 % Industrial Kat. 5, PUR, 4 x 2 x AWG 26/7 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0420 69 % Industrial Kat. 5, PVC outdoor, 4x2xAWG 26/7 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0220 69 % Industrial Kat. 5, PUR trailing, 4 x 2 x AWG 26/7 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0156 69 % PROFINET Typ A, PVC, 4 x AWG 22/1 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0110 66 % PROFINET Typ B, PVC, 4 x AWG 22/7 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0112 66 % PROFINET Typ B, PUR, 4 x AWG 22/7 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0114 09 45 600 0119 66 % PROFINET Typ B, PVC outdoor, 4 x AWG 22/7 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0115 66 % PROFINET Typ C, PUR trailing, 4 x AWG 22/19 500 m Passlängen auf Einwegtrommel 09 45 600 0111 09 45 600 0117 66 % KAT.-6A-KABEL KAT.-5/5E-KABEL STERNVIERER KAT.-5-KABEL * für weitere Kabeltypen im HARTING Programm bzw. zusätzliche Informationen bitte technische Datenblätter anfordern/ heranziehen 106 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste Übersicht Produktunterlagen ANWENDUNGSFELD INFORMATIONSQUELLE TITEL ANWENDUNGSFELD Strukturierte Verkabelung Flyer HARTING Ha-VIS preLink® 98 42 127 0101 Strukturierte Verkabelung Flyer HARTING Automation IT, Strukturierte Verkabelung 98 42 130 0101 Strukturierte Verkabelung Flyer HARTING RJ Industrial® 10G 98 32 003 0101 Strukturierte Verkabelung Flyer HARTING har-speed M12 98 32 004 0101 Strukturierte Verkabelung & Ethernet Netzwerkkomp. Bestellhilfe HARTING Automation IT Selection Guide 98 42 111 0101 Strukturierte Verkabelung Bestellhilfe HARTING Automation IT, Profilspezifische u. Strukturierte Verkabelung 98 42 132 0101 Strukturierte Verkabelung Katalog HARTING Smart Network Infrastructure – Intelligente Netzwerklösungen 98 41 103 0101 Strukturierte Verkabelung Kundeninfo HARTING Ha-VIS preLink® Kundeninformation 98 42 133 0101 Strukturierte Verkabelung Mustermappe HARTING Kabelmustermappe 10 98 000 0022 DE Profil-spezifische Verkabelung Broschüre HARTING Smart Network Infrastructure, Ind. Verkabelung PROFINET 98 42 118 0101 Profil-spezifische Verkabelung Bestellhilfe Verbindungstechnik im industriellen Umfeld Katalog HARTING Industrielle Steckverbinder Han® 98 41 002 0101 Verbindungstechnik im Gerätebau Katalog HARTING Device Connectivity 98 41 007 0101 alle Anwendungsfelder (Industrie, Energie, Bahn usw.) Internet HARTING Web-Seite http://www.HARTING.com Strukturierte und Profil-spezifische Verkabelung Internet Ha-VIS preLink®-Seite http://www.HARTINGprelink.de/ HARTING Produktinformationen für alle Anwendungen Internet HARKIS Strukturierte und Profil-spezifische Verkabelung Internet Kabelkonfigurator (zu finden im HARKIS-Ehternetverkabelung) People | Power | Partnership HARTING PushPull Selection Guide 98 32 008 0101 http://www.harkis. HARTING.com http://www.harkis. HARTING.com 107 Glossar, Quellenverzeichnis, Linkliste 108 HARTING STRUKTURIERTE NETZWERKVERKABELUNG (INDUSTRIE) Australien HARTING Pty Ltd Suite 11 / 2 Enterprise Drive Bundoora 3083, AUS-Victoria Tel. +61 3 9466 7088, Fax +61 3 9466 7099 E-Mail: au@ HARTING .com, www.HARTING .com.au Belgien HARTING N.V./S.A. Z.3 Doornveld 23, B-1731 Zellik Tel. +32 2 466 0190, Fax +32 2 466 7855 E-Mail: be@ HARTING .com, www.HARTING .be Brasilien HARTING Ltda. Rua Major Paladino 128 – Prédio 11 CEP 05307-000 – São Paulo – SP – Brasil Tel. +55 11 5035 0073, Fax +55 11 5034 4743 E-Mail: br@ HARTING .com, www.HARTING .com.br China Zhuhai HARTING Limited, Shanghai branch Room 5403, HK New World Tower 300 Huai Hai Road (M.) , Luwan District Shanghai 200021, China Tel. +86 21 6386 2200, Fax +86 21 6386 8636 E-Mail: cn@ HARTING .com, www.HARTING .com.cn Dänemark HARTING ApS Hjulmagervej 4a, DK – 7100 Vejle Tel. +45 70 25 00 32, Fax +45 75 80 64 99 E-Mail: dk@ HARTING .com, www.HARTING .com Deutschland HARTING Deutschland GmbH & Co. KG P.O. Box 2451, D-32381 Minden Simeonscarré 1, D-32427 Minden Tel. +49 571 8896 0, Fax +49 571 8896 282 E-Mail: de@ HARTING .com, www.HARTING -Deutschland.com Finnland HARTING Oy Teknobulevardi 3-5, FI-01530 Vantaa Tel. +358 207 291 510, Fax +358 207 291 511 E-Mail: fi@ HARTING .com, www.HARTING .fi Frankreich HARTING France 181 avenue des Nations, Paris Nord 2 BP 66058 Tremblay en France F-95972 Roissy Charles de Gaulle Cédex Tel. +33 1 4938 3400, Fax +33 1 4863 2306 E-Mail: fr@ HARTING .com, www.HARTING .fr Grossbritannien HARTING Ltd. Caswell Road, Brackmills Industrial Estate GB-Northampton, NN4 7PW Tel. +44 1604 827 500, Fax +44 1604 706 777 E-Mail: gb@ HARTING .com, www.HARTING .co.uk Hong Kong HARTING (HK) Limited Regional Office Asia Pacific 3512 Metroplaza Tower 1, 223 Hing Fong Road Kwai Fong, N. T., Hong Kong Tel. +852 2423 7338, Fax +852 2480 4378 E-Mail: ap@ HARTING .com, www.HARTING .com.hk Italien HARTING SpA Via dell‘Industria 7, I-20090 Vimodrone (Milano) Tel. +39 02 250801, Fax +39 02 2650 597 E-Mail: it@ HARTING .com, www.HARTING .it Russland HARTING ZAO Maily Sampsoniyevsky prospect 2A 194044 Saint Petersburg, Russia Tel. +7 812 327 6477, Fax +7 812 327 6478 E-Mail: ru@ HARTING .com, www.HARTING .ru Japan HARTING K. K. Yusen Shin-Yokohama 1 Chome Bldg., 2F 1-7-9, Shin-Yokohama, Kohoku Yokohama 222-0033 Japan Tel. +81 45 476 3456, Fax +81 45 476 3466 E-Mail: jp@ HARTING .com, www.HARTING .co.jp Schweden HARTING AB Gustavslundsvägen 141 B 4tr, S-167 51 Bromma Tel. +46 8 445 7171, Fax +46 8 445 7170 E-Mail: se@ HARTING .com, www.HARTING .se Korea HARTING Korea Limited #308 Yatap Leaders Building, 342-1 Yatap-dong Bundang-gu, Sungnam-City, Kyunggi-do 463-828 Republic of Korea Tel. +82 31 781 4615, Fax +82 31 781 4616 E-Mail: kr@ HARTING .com, www.HARTING .co.kr Malaysia (Geschäftsstelle) HARTING Singapore Pte Ltd Malaysia Branch 11-02 Menara Amcorp, Jln. Persiaran Barat 46200 PJ, Sel. D. E., Malaysia Tel. +60 3 / 7955 6173, Fax +60 3 / 7955 5126 E-Mail: sg@ HARTING .com, www.HARTING .com Niederlande HARTING B.V. Larenweg 44, NL-5234 KA ’s-Hertogenbosch Postbus 3526, NL-5203 DM ’s-Hertogenbosch Tel. +31 736 410 404, Fax +31 736 440 699 E-Mail: nl@ HARTING .com, www.HARTING bv.nl Schweiz HARTING AG Industriestrasse 26, CH-8604 Volketswil Tel. +41 44 908 20 60, Fax +41 44 908 20 69 E-Mail: ch@ HARTING .com, www.HARTING .ch Schweiz HARTING AG Mitronics Leugenestrasse 10, CH-2500 Biel 6 Tel. +41 32 344 2121, Fax +41 32 344 2122 E-Mail: mit@ HARTING .com www.HARTING -mitronics.ch Singapur HARTING Singapore Pte Ltd. 25 International Business Park #02-06 German Centre, Singapore 609916 Tel. +65 6225 5285, Fax +65 6225 9947 E-Mail: sg@ HARTING .com, www.HARTING .sg Slowakei HARTING s.r.o. Sales office Slovakia J. Simora 5, SK – 940 67 Nové Zámky Tel. +421 356-493 993, Fax +421 356-402 114 E-Mail: sk@ HARTING .com, www.HARTING .sk Norwegen HARTING A/S Østensjøveien 36, N-0667 Oslo Tel. +47 22 700 555, Fax +47 22 700 570 E-Mail: no@ HARTING .com, www.HARTING .no Spanien HARTING Iberia S.A. Avda. Josep Tarradellas 20-30 4o 6a, E-08029 Barcelona Tel. +34 93 363 84 75, Fax +34 93 419 95 85 E-Mail: es@ HARTING .com, www.HARTING .es Österreich HARTING Ges. m. b. H. Deutschstraße 19, A-1230 Wien Tel. +431 6162121, Fax +431 6162121-21 E-Mail: at@ HARTING .com, www.HARTING .at Taiwan HARTING TaiwanLimited Room 1, 5/F, 495 GuangFu South Road RC-110 Taipei, Taiwan Tel. +886 2 2758 6177, Fax +886 2 2758 7177 E-Mail: tw@ HARTING .com, www.HARTING .com.tw Ost-Europa HARTING Eastern Europe GmbH Bamberger Straße 7, D-01187 Dresden Tel. +49 351 4361 760, Fax +49 351 436 1770 E-Mail: Eastern.Europe@ HARTING .com www.HARTING .com Tschechische Republik HARTING s.r.o. Mlýnská 2, CZ-160 00 Praha 6 Tel. +420 220 380 460, Fax +420 220 380 461 E-Mail: cz@ HARTING .com, www.HARTING .cz Polen HARTING Polska Sp. z o. o ul. Kamieńskiego 201-219, PL-51-126 Wroc ĺaw Tel. +48 71 352 81 71, Fax +48 71 320 74 44 E-Mail: pl@ HARTING .com, www.HARTING .pl Türkei HARTING TURKEI Elektronik Ltd. Şti. Barbaros Mah. Dereboyu Cad. Fesleğen Sok. Uphill Towers, A-1b Kat:8 D:45 34746 Ataşehir, İstanbul Tel. +90 216 688 81 00, Fax +90 216 688 81 01 tr@HARTING .com, www.HARTING .com.tr Portugal HARTING Iberia, S. A. Avda. Josep Tarradellas, 20-30, 4o 6a, E-08029 Barcelona Tel. +351 219 673 177, Fax +351 219 678 457 E-Mail: es@ HARTING .com, www.HARTING .es/pt Ungarn HARTING Magyarország Kft. 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