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Inhaltsverzeichnis
1. Strenge Vorgaben für elektrische Eigenschaften
2. Leitungen für Ethernet APL
3. Anpassungen bei Adern und Verseilung
Ethernet hat sich auch in Fabriken durchgesetzt. Vorteile sind hohe Übertragungsraten und ein einheitliches Protokoll über alle Ebenen der Automatisierungspyramide hinweg. Ganz unten allerdings, in der Feldebene – dort wo einzelne Sensoren ihre Schaltsignale und Messwerte melden –, konnte Ethernet die klassischen Feldbussysteme noch nicht ganz verdrängen, vor allem die Prozessindustrie zögert. Es gebe keine Verbindungssysteme für Ethernet, die alle Anforderungen der Feldebene erfüllen, sagen Produktionsexpert:innen. Es fehle an platzsparenden Leitungen und Leitungslängen von deutlich über 100 m. Vor allem aber bemängeln sie den fehlenden Explosionsschutz dieser Verbindungen.
Ethernet Advanced Physical Layer (kurz: Ethernet APL) räumt mit diesen Vorurteilen auf. Es bringt leistungsfähige Vernetzung endlich auch in explosionsgefährdete Bereiche, indem es Sicherheit gegen Funkenschlag und Brand mitbringt. Außerdem erweitert es die physikalische Schicht von Ethernet um wichtige Eigenschaften wie die Zweiwege-Kommunikation über Distanzen bis 1000 m mit Übertragungsraten bis zu 10 Mbit/s und die Energieversorgung angeschlossener Geräte, ideal für große Anlagen etwa in Chemiewerken. Ethernet APL unterstützt jedes Ethernet-basierte Protokoll. Daher arbeiten mehrere Nutzerorganisationen gemeinsam an Ethernet APL, darunter die OPC Foundation und Profibus & Profinet International (PI).
Überwachung sicherheitsgerichteter Signale in der Prozessindustrie
Strenge Vorgaben für elektrische Eigenschaften
In besonders explosionsgefährdeten Bereichen soll die ganze Installation intrinsisch sicher sein. Dort darf es nicht zu Funkenbildung oder Bränden kommen, selbst wenn das Kabel durchgeschnitten wird oder wenn dort defekte Geräte im laufenden Betrieb ausgetauscht werden. Daher sind die elektrischen Parameter für Kabel wie Kapazität und Induktivität in der neuen Richtlinie eng gefasst, außerdem soll die Schirmung Störsignale zuverlässig blocken. Maßgeblich ist IEC TS 60079-47, auch 2-WISE genannt. Das Kürzel steht für 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet. 2-WISE macht genaue Vorgaben für intrinsisch sicheres Ethernet APL, sowohl für die technischen Eigenschaften der Komponenten als auch für Konzeption, Installation und Dokumentation eines Netzwerks.
Bild: Lapp
Die Vernetzung für Ethernet APL erfolgt mit Single-Pair-Ethernet-Leitungen. SPE-Leitungen haben statt vier Aderpaaren nur ein Aderpaar, entsprechend weniger Platz brauchen sie, was in engen Maschinen die Installation erleichtert. Über diese beiden Adern erfolgt auch die Stromversorgung angeschlossener Geräte.
Expertendiskussion: Stand der Entwicklung bei Single Pair Ethernet
Leitungen für Ethernet APL
Bei der Herstellung von Kabeln für Single Pair Ethernet (SPE) und Ethernet APL war Lapp frühzeitig aktiv, das Unternehmen arbeitet auch zu Ethernet APL in den Nutzergremien mit. Die Stuttgarter haben bereits zwei Leitungen speziell für Ethernet APL vorgestellt:
- Etherline T1L Y FC 1x2x18/1 AWG und
- Etherline T1L Y 1x2x18/7 AWG.
Beide Leitungen erfüllen ISO/IEC 11801 und EN 50173 und die Übertragungseigenschaften nach IEC 61156-13CD, außerdem sind sie UL-zertifiziert – sie eignen sich also für den Einsatz in Nordamerika, was ein großer Vorteil für exportorientierte Unternehmen ist.
Bild: Lapp
Die Kabel sind für Distanzen bis 1000 m geeignet, flammwidrig, UV- und Öl-resistent. Beide können per Power over Dataline (PoDL) Geräte mit einer Leistung bis 92 W versorgen. Zudem besitzen sie das von Lapp entwickelte Fast-Connect-Design, können also besonders leicht abisoliert und montiert werden. Einziger Unterschied: Etherline T1L Y FC 1x2x18/1 AWG hat Leiter aus Massivdraht für die feste Verlegung, während sich Etherline T1L Y 1x2x18/7 AWG mit seinem siebendrähtigen Leiteraufbau für den gelegentlich bewegten Einsatz eignet. Um die Praxistauglichkeit der Leitungen sicherzustellen, wurden sie nach den Anforderungen eines führenden deutschen Chemieunternehmens entwickelt und gemeinsam mit diesem getestet.
Anpassungen bei Adern und Verseilung
Leitungen für Ethernet APL sind auf den ersten Blick an ihrem blauen Mantel erkennbar. Im Inneren gibt es kleinere Unterschiede zu herkömmlichen SPE-Leitungen wie Durchmesser der Adern, die Verseilung des Twisted Pairs und die Dicke der Isolierung. Diese Anpassungen waren nötig, um die höheren Anforderungen an den intrinsischen Explosionsschutz zu erfüllen. „Die Herausforderung ist, alle diese Parameter so in Einklang zu bringen, dass sie die Anforderungen für Ethernet APL erfüllen“, sagt Christian Illenseer, Produktmanager Industrial Communication bei Lapp.
„Die beiden oben erwähnten Leitungen sind universell verwendbar“, so Illenseer weiter, „zum Beispiel in einer offenen Kabelpritsche neben einer Powerleitung – und das dank umfangreicher Zertifizierung in jedem Land der Welt.“ Unternehmen speziell aus der Prozessindustrie sowie Installateure sollten sich jetzt mit Ethernet APL befassen, rät Christian Illenseer, weil es nützliche Neuerungen für mehr Sicherheit bei der Vernetzung in der Feldebene bringe: „Ethernet APL ist das Upgrade für die Feldebene, das der Prozessindustrie mehr Leistung und mehr Möglichkeiten für die Digitalisierung bringt bei gleichzeitig maximaler Sicherheit.“ (co)
Details zur Etherline T1L FC Y 1x2x18/1 AWG
