HARTING Handbuch

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HARTING Handbuch

HARTING Handbuch
Strukturierte Netzwerkverkabelung in der Industrie
People | Power | Partnership
1.
ANWENDUNGSBEREICHE FÜR STRUKTURIERTE VERKABELUNG
9
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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
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
03-14
KAPITEL 2
Standardisierung
15-28
KAPITEL 3
Planungsrichtlinien
29-52
KAPITEL 4
53-78
KAPITEL 5
79-92
ANHANG
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
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
KAPITEL 1
1
1.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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
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
7
1.
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
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
• 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.
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
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.
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)
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.
11
1.
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
e
eck
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ngs
-V
Ha
e
eck
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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.
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
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
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
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.
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
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)
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
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:
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
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
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
Fremdkörpern mit einem Durchmesser > 12,5 mm
2
Schutz gegen tropfendes Wasser mit
15°-Neigung
3
Fremdkörpern mit einem Durchmesser > 2,5 mm
3
Schutz gegen Sprühwasser schräg bis 60°
4
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
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-
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
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:
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
27
11.
28
Standardisierung
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-
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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-
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-
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.
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
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
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.
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.
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.
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.
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
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
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-
51
111.
52
Planungsrichtlinien
KAPITEL 4
4
1v.
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.
• 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.
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
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
55
1v.
• 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
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
57
1v.
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
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
1v.
59
1v.
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
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
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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.
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.
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.
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
• Einhaltung von ausreichend Abstand zur Fronttür
oder zu anderen Komponenten, um ein problemloses Handling der Systemcords zu gewährleisten
63
1v.
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
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
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.
• 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.
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
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.
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.
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-
69
1v.
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
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
71
1v.
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
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
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.
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
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.
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.
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
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
77
1v.
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
wird gemessen
wird nicht gemessen
Abb. 4.32: Messaufbau nach PROFINET
78
KAPITEL 5
5
v.
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-
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.
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.
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.
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.
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.
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)
83
v.
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
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
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.
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
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
weitere Informationen in DIN VDE 0100, Teil 540
87
v.
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
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
89
v.
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.
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.
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.
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.
ANHANG
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.
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
CPF (Communication Profile Families)
EMV, EMC (electro magnetic capability)
Kommunikationsprotokolle, die normativ in Familien
zusammengefasst wurden.
Elektromagnetische Verträglichkeit, Verhalten von
Kommunikationsnetzen in ihrer Umgebung.
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
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.
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
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.
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.
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
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.
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-
Serial Realtime Communication System, Kommunikationsprotokoll zwischen Steuerungen und Feldbus.
99
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
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
101
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“
– Teil 2: Bürogebäude“
– Teil 3: Industriell genutzte Gebäude“
– Teil 4: Wohnungen“
– 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“
• 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)
103
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
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.
105
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
Einwegtrommel
09 45 600 0521
78 %
Industrial Kat. 6A, PUR,
4 x 2 x AWG 26/7
Einwegtrommel
09 45 600 0620
78 %
Industrial Kat. 5, PUR,
4 x 2 x AWG 26/7
Einwegtrommel
09 45 600 0420
69 %
Industrial Kat. 5, PVC outdoor,
4x2xAWG 26/7
Einwegtrommel
09 45 600 0220
69 %
Industrial Kat. 5, PUR trailing,
4 x 2 x AWG 26/7
Einwegtrommel
09 45 600 0156
69 %
PROFINET Typ A, PVC,
4 x AWG 22/1
Einwegtrommel
09 45 600 0110
66 %
PROFINET Typ B, PVC,
4 x AWG 22/7
Einwegtrommel
09 45 600 0112
66 %
PROFINET Typ B, PUR,
4 x AWG 22/7
Einwegtrommel
09 45 600 0114
09 45 600 0119
66 %
PROFINET Typ B, PVC outdoor,
4 x AWG 22/7
Einwegtrommel
09 45 600 0115
66 %
PROFINET Typ C, PUR trailing,
4 x AWG 22/19
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
Übersicht
Produktunterlagen
ANWENDUNGSFELD
INFORMATIONSQUELLE
TITEL
ANWENDUNGSFELD
Flyer
HARTING Ha-VIS preLink®
98 42 127 0101
Flyer
HARTING Automation IT,
98 42 130 0101
Flyer
HARTING RJ Industrial® 10G
98 32 003 0101
Flyer
HARTING har-speed M12
98 32 004 0101
Strukturierte Verkabelung &
Ethernet Netzwerkkomp.
Bestellhilfe
HARTING Automation IT
Selection Guide
98 42 111 0101
Bestellhilfe
HARTING Automation IT, Profilspezifische u. Strukturierte
Verkabelung
98 42 132 0101
Katalog
HARTING Smart Network
Infrastructure – Intelligente
Netzwerklösungen
98 41 103 0101
Kundeninfo
HARTING Ha-VIS preLink®
Kundeninformation
98 42 133 0101
Mustermappe
HARTING Kabelmustermappe
10 98 000 0022 DE
Broschüre
HARTING Smart Network
Infrastructure, Ind. Verkabelung PROFINET
98 42 118 0101
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)
HARTING PushPull Selection
Guide
98 32 008 0101
http://www.harkis.
HARTING.com
http://www.harkis.
HARTING.com
107
108
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
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