Konfektionierung im Feld ist ein Muss

Als Medien können die relevanten Systeme heute Daten elektrisch und optisch übertragen. Bei der Entscheidung für ein Medium spielen neben wirtschaftlichen auch technische Aspekte eine Rolle. So lassen extreme EMV-Belastungen und Potentialunterschiede zwischen den Teilnehmern oft nur die optische Übertragung zu. Wo es möglich ist werden die Daten aber häufig elektrisch übertragen. Ein Blick in die Historie zeigt, dass zunächst die asymmetrische Übertragung eingesetzt wurde, die beim Sender und Empfänger ein gemeinsames Bezugspotential nutzt und daher für jede Richtung nur einen Signalleiter benötigt. Schnell wurde allerdings deutlich, dass die differentielle Datenübertragung mit zwei Signalleitern, bei der der Stromkreis vom Bezugspotential getrennt geführt wird, bei längeren oder störempfindlichen Signalleitungen vorteilhaft ist.

Um kapazitive und induktive Einkopplungen in ihrer Wirkung zu minimieren, wurde die symmetrische zur differentiellen Datenübertragung weiterentwickelt. Darauf beruhen heute nahezu alle Schnittstellen-Standards – wie RS 485 als Basis vieler Feldbusse und Ethernet nach 100Base-T. Gegenüber dem Bezugssystem wird das Signal auf einem Leiter in positiver und auf dem anderen Leiter in negativer Form eingespeist. Dies hat zur Folge, dass sich auf beide Leiter eingekoppelte Störungen subtrahieren und damit entfallen.

Bei induktiven Störungen greift man zu verdrillten Leiterpaaren, den Twisted Pairs. Bei diesen wird die Anordnung der beiden Signalleiter permanent von links nach rechts vertauscht. Dies hat zur Folge, dass sich die Vorzeichen der in einem Schlag induzierten Spannung ständig ändern. Damit wird eine über zwei Schlaglängen eingekoppelte Störung subtrahiert, so dass am Ende in der Praxis nur noch eine kleine Restgröße bleibt. Durch dieses Konzept wird das Prinzip der differentiellen Datenübertragung unterstützt.

In industriellen Umgebungen mit elektro-magnetischen Störungen ist die Schirmung von Leitungen und Steckverbindern eine wichtige Maßnahme. Wirkt eine elektromagnetische Welle auf den möglichst dichten Schirm, wird sie absorbiert und reflektiert. Zur Vermeidung von kapazitiven Störspannungen wird der Schirm an das Potentialausgleichssystem des Gebäudes angeschlossen. Damit dies auch für hochfrequente Störungen möglichst wirksam ist, muss dies auf beiden Enden der Übertragungs-strecke erfolgen.

Während im Büro fast nur vorkonfektionierte Leitungen eingesetzt werden, ist in der Automatisierungstechnik die Konfektionierung vor Ort im Feld ein Muss. Viele kommerzielle Steckverbinder lassen sich nicht mit den robusten industriellen Leitungen konfektionieren, da deren Außendurchmesser oder Aderquerschnitt oberhalb des Fassungsvermögens liegt. Hinzu kommt die Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie Schadgase und EMV-Belastungen, welche bei kommerziellen Produkten meist nicht gegeben ist. Von besonderem Vorteil sind dabei solche Steckverbinder, die zudem mit einer Schnellanschlusstechnik ausgestattet sind, so dass sie ohne Spezialwerkzeug konfektioniert werden können – wie die Feldbus- und Industrial Ethernet-Produkte von Phoenix Contact.

Ob Feldbus oder Industrial-Ethernet, Schaltschrank oder Antrieb, Schweißbereich oder Chemieanlage – industrielle Kommunikationssysteme lassen sich erfolgreich in der Automatisierungstechnik einsetzen. Mit einem angepassten Installationskonzept und durchdachten Lösungen für die schnelle Installation im Feld lassen sich flexible Strukturen im Maschinen- und Anlagenbau jederzeit realisieren.

Bernd Horrmeyer Phoenix Contact, Blomberg