KEM Konstruktion 05.2017

AUTOMATISIERUNG
ELEKTROTECHNISCHE BAUELEMENTE
Detailansicht eines vergossenen Aufteilkörpers, der
je nach Anwendung Kabel verbinden kann. Dieser
ist mit einer kompatiblen Verschraubung zum Einbau
in Spleißboxen von Helukabel ausgestattet.
Außerdem ist das System bei neuerlicher
Verlegung wiederverwendbar
Hohe Maschinenverfügbarkeit durch redundante optische Ringnetze
Schnelle und störsichere Datenübertragung
Bild: Helukabel
Häufig, wie im Fall des Maschinen und Anlagenbauers Coperion, bestimmt bereits die räumliche Ausdehnung
einer Maschine die Wahl zwischen Kupfer- oder Glasfaser-Kabeln. Allerdings gehört zur Konfektionierung
von Lichtwellenleitern teures Equipment, Know-how und Erfahrung. Deshalb bietet Helukabel nicht
nur umfassende Beratung, sondern auch fertig konfektionierte Glasfaserleitungen.
Jürgen Berger, Leiter Fachbereich Daten-, Netzwerk- & Bustechnik, Helukabel
Coperion ist einer der weltweiten Markt- und Technologieführer
von Extrusions- und Compoundiersystemen sowie Schüttgutanlagen,
die in der Kunststoff-, Chemie-, Nahrungsmittel- und Aluminiumindustrie
eingesetzt werden. Hauptprodukte sind Doppelschneckenextruder
zur Kunststoffherstellung. Gesamt umfassen
die Anlagen – vom vorgelagerten Reaktor zur Polymerisation der
Kunststoffe bis zu den Silos zur sortenreinen Lagerung der Compounds
– ein ganzes Areal mit mehrstöckigen Fabrikhallen. Hier
werden Leitungslängen von 1,5 km und mehr erreicht, was diese
Anwendung für den Einsatz von Lichtwellenleitern (LWL) prädestiniert.
Coperion setzt dabei auf redundante optische Ringnetze, um
höchste Anforderungen an die Maschinenverfügbarkeit zu erfüllen.
Bei der Auswahl der geeigneten LWL vertraut der Maschinen- und
Anlagenbauer dabei auf das Know-how von Helukabel.
Redundant abgesichert
Zur Anwendung kommen die LWL bei Coperion vorwiegend als
Netzwerkkabel für eine möglichst ausfallsichere Rechner-Kommunikation
innerhalb der Extruder. Von Anfang an war klar, dass sich die
Steuerung sowohl über große Entfernungen erstreckt als auch
die Netztopologie eine besonders hohe Maschinenverfügbarkeit
sicherstellen muss. Die Maschinenkomponenten der Großextruder
kommunizieren deswegen in einem redundant ausgelegten optischen
Ring. Das bedeutet, dass die hohe Ausfallsicherheit durch
eine physische Architektur als gegenläufiger Doppelring sichergestellt
wird. Neben dem primären Glasfaser-Ring gibt es einen
sekundären Glasfaser-Ring, auf dem der Datenverkehr in die entgegengesetzte
Richtung verläuft. Im normalen Betrieb ruht der Datenverkehr
auf dem Reservering. Fällt ein Teilnehmer oder sogar ein
Abschnitt des LWL aus, läuft der Datenverkehr auch über den
Reservering. Vor und hinter dem ausgefallenen Abschnitt werden
die Daten zurückgesendet. Aus der Doppelringstruktur entsteht
dann ein einfacher Ring, das Netzwerk im Ganzen wird hierdurch
aber nicht unterbrochen. Zusätzlich zur architekturbedingten Ausfallsicherheit
des Doppelrings sind die Netzteilnehmer über gema -
nagte Switche mit dem Netzwerk verbunden. Falls also ein Teilnehmer
ausfällt, lässt sich dieser direkt mit dem Switch überbrücken,
sodass in diesem Fall noch überhaupt nicht auf den redundanten
Reservering zurückgegriffen werden muss. Hierdurch steigt die Fehlertoleranz
und das Doppelring-Netzwerk verkraftet mehr als einen
Ausfall. Zudem erhält man damit eine Infrastruktur, in der sich alle
Netzwerk-Komponenten im laufenden Betrieb warten und austauschen
lassen.
Auswahl der richtigen Datenübertragungsart
Je länger die Strecke ist, die ein Datenkabel zu überbrücken hat,
desto eher kann ein LWL seinen Reichweiten-Vorteil ausspielen: Bei
der Datenübertragung via Kupfer ist bei einer maximalen Segmentlänge
von 100 m Schluss. Danach muss aufgrund der Dämpfung ein
Repeater zwischengeschaltet werden. Allein die räumliche Ausdehnung
einer Maschine determiniert somit häufig bereits die Wahl
zwischen Kupfer und Glasfaser.
Bei LWL spielen zudem Potentialunterschiede keine Rolle, was beispielsweise
bei Coperion von Vorteil sein kann, da das Unternehmen
mit den Extrudern nur einen Teil der Gesamtanlage liefert und
es zu Potentialunterschieden mit anderen Teilen kommen kann. Darüber
hinaus bietet die Glasfaser, verglichen mit der elektrischen
Übertragung durch Kupfer, eine weitaus höhere Übertragungsrate,
es findet keine Signalstreuung auf benachbarte Fasern statt und die
Faser wird als optischer Leiter nicht elektromagnetisch beeinflusst.
Dementsprechend ist es auch möglich, sie elektromagnetisch verträglich
gemeinsam mit Leistungskabeln zu verlegen, solange der
LWL-Leiter ohne metallische Bewährung ausgeführt ist.
Doch so klar die Übertragung darüber auch ist, so anspruchsvoll ist
das hochreine Glas in der Handhabung: In Abhängigkeit vom Biege-
54 K|E|M Konstruktion 05 2017