Industrielle Automation 5/2015

Optische Verbindungstechnik
mit Bestleistung
Sebastian Güse
Lichtwellenleiter – so lassen sie sich komfortabel
im Feld konfektionieren
Datenverbindungen mittels
Lichtwellenleiter sind nicht nur
schnell. Im Vergleich zu Kupfernetzwerken
sind sie unempfindlich
gegenüber EMV-bedingten
Störspannungen. Doch welche
LWL ­Fasertypen gibt es? Worin
unterscheiden sie sich und wie
leicht lassen sie sich im Feld
konfektionieren?
Um alle Vorteile optischer Verbindungen
in einem Netzwerk nutzbar zu machen,
kommt es auf die reproduzierbare Qualität
der Verbindungen an. Das bedeutet, dass
erforderliche Systemparameter - etwa die
Dämpfungseigenschaft - nicht überschritten
werden dürfen. Damit dies so ist, werden
im Feld überwiegend fertig konfektionierte
Leitungen eingesetzt.
Aber auch das Konfektionieren im Feld in
hoher Qualität findet immer häufiger Verwendung:
Moderne Werkzeuge sowie einfache
und schnelle Konfektionierschritte
ermöglichen eine weitaus höhere Flexi bi -
Sebastian Güse B.A., Produktmanager Field
Device Connectors, Phoenix Contact GmbH
& Co. KG, Blomberg
lität. So sind variable Verbindungslängen
je nach Kundenwunsch vor Ort möglich,
sie müssen nicht vorher aufwendig geplant
werden. Zudem bieten Polymer- und
Quarzglasfaser die Möglichkeit, die konfektionierbaren
Steckverbinder erneut zu
v erwenden.
Faserunterschiede der
Lichtwellenleiter
Bei den Fasern der Lichtwellenleiter werden
drei Arten unterschieden: POF (Polymeric
Optical Fiber), PCF (Polymer Clad
Fiber) und GOF (Glass Optical Fiber). Jede
dieser Fasern kann zuverlässig und einfach
im Feld konfektioniert werden.
Die POF-Faser ist eine Kunststoff-Faser
zur Datenübertragung für Kurzstrecken;
die Faserkerngröße beträgt 980/1 000 µm.
In der Praxis werden Übertragungsgeschwindigkeiten
von etwa 100 Mbit/s bei
50 m Leitungslänge erreicht. Daher wird die
Polymerfaser hauptsächlich im industriellen
Fast-Ethernet im maschinennahen
Umfeld eingesetzt. Als Steckverbinder
kommt dabei meist der SC-RJ zum Einsatz.
Dazu gibt es Werkzeuge, die alle SC-RJ-
Steckverbinder - IP20 wie auch IP65/67 -
konfektionieren können.
Lichtwellenleiter mit Quarzglaskern
und Kunststoffmantel
Die PCF-Faser ist ein Lichtwellenleiter mit
Quarzglaskern und einem speziellen Kunststoffmantel.
Der Faserkern ist hier typischerweise
200/230 µm groß – wahlweise
mit Stufen- oder Gradientenindex-Faser.
Die PCF-Faser ist auch als HCS-Faser (Hard
Clad Silica) bekannt. Wegen der Übertragungsgeschwindigkeiten
von ca. 100 Mbit/s
und Reichweiten bis zu zwei Kilometer
finden sich PCF-Fasern häufig in der Industriehallen-Verkabelung
und in der Gebäude -
automatisierung.
Für die Schnellmontage-Steckverbinder
SC-Duplex und SC-RJ in den Schutzklassen
IP20 und IP65/67 gibt es ebenfalls praktische
Werkzeuge. Dabei entfallen für die
PCF-Fasern aufwändige Arbeitsschritte wie
Kleben und Polieren. Der Zeitaufwand lässt
sich so erheblich reduzieren. Das neue
PCF-Werkzeug von Phoenix Contact ist mit
der neuen SC-Ferrule in der Lage, auch den
Fasertyp 50/200/230 µm zu konfektionieren.
Hier ist ein OM2-Quarzglaskern implementiert,
der Übertragungsraten von bis zu
10 Gbit/s ermöglicht.
Glasfaser aus hochreinem
Quarzglas
Die GOF-Faser ist die Glasfaser im eigentlichen
Sinne. Im Jahre 1970 wurde die erste
Glasfaser produziert, die Signale ohne große
Verluste über längere Strecken übertragen
konnte. Vorteile dieser Faser, die - damals
wie heute – aus hochreinem Quarzglas besteht,
sind die hohe Bandbreite sowie die
geringe Dämpfung. Bei Multimode-Fasern
können Datenraten von etwa 10 Gbit/s bis
500 m Reichweite übertragen werden. Die
Singlemode-Faser kann sogar Datenraten
von 10 oder 40 Gbit/s bei einer Reichweite
von bis zu 40 Kilometer übertragen.
Typische Einsatzgebiete sind Telekommunikation
und Weitverkehrstechnik, aber
auch zunehmend Industriehallen-Verkabelung
und Gebäude automatisierung. Auch
hier bietet das Unternehmen Phoenix Contact
ein Werkzeugset sowie neue wiederverwendbare
Steckverbinder an, mit denen
neben der 50/125 µm Multimode-Faser
zukünftig auch die 9/125 µm Singlemode-
Faser konfektioniert werden kann.
Konfektionierungsbeipsiel: POF
Mithilfe eines präzisen Abmantel-Werkzeugs
wird der Kabelmantel auf einfache
Weise entfernt. Dieses Werkzeug wurde so
konstruiert, dass die Schneide keine Möglichkeit
hat, die Fasern zu verletzen. Das
Füllmaterial der Leitung wird zunächst mit
der Aramid-Schere aus dem Werkzeug-Set
abgeschnitten. Dann kommt das eigentliche
Konfektionier-Werkzeug zum Einsatz:
Die beiden Fasern werden gleichzeitig auf
eine Länge gekürzt. Als nächstes werden für
den SC-RJ in der Schutzart IP20 der Knickschutz
– oder für den SC-RJ in der Schutzart
IP65/67 das Gehäuse - über die Einzelfasern
geschoben. Dann werden die Einzeladern
mit der speziell von Phoenix Contact
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