A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

Hochflexible Cat.-6-Ethernet-Leitungen für Schleppkettenanwendungen

Bild 1. Die Lütze-Superflex-Ethernet-Bus-Leitung Cat. 6 wurde speziell für die hohen Anforderungen bei Schleppketten-anwendungen ausgelegt

Bild 2. Aufbau der Superflex-Leitung: Zur Erreichung der hohen Übertragungs-eigenschaften wurde ein zentrales Kreuzprofil verarbeitet, das dem kompletten Leitungsverbund die innere Stabilität verleiht

Bild 3. Schematische Darstellung des Aufbaus einer Ethernet-Verkabelung vom Büro bis in die industrielle Umgebung

Die Ethernet-Technologie gewinnt in der industriellen Automation zunehmend an Bedeutung. Mittlerweile sind auch immer mehr Methoden verfügbar, um die Echtzeitproblematik des klassischen Ethernet in den Griff zu bekommen. Damit ist der Weg bis in den Feldbereich weiter geebnet. Zugleich ergeben sich auch für Ethernet-Leitungen neue Einsatzgebiete, zum Beispiel Schleppkettenanwendungen. Lütze präsentiert nun Cat.-6-Ethernet-Leitungen, die für die dort üblichen hohen mechanischen Belastungen ausgelegt sind.

Während sich im Büro das Ethernet auf Basis des IP-Protokolls als Quasi-Kommunikationsstandard durchgesetzt hat, dominieren den Bereich der industriellen Automatisierung nach wie vor die Feldbusse. Viele Bemühungen wurden in den letzten Jahren unternommen, beide zueinander inkompatiblen Kommunikationssysteme miteinander zu verknüpfen. Schritt für Schritt gewinnt darum das IP-Protokoll auch in der industriellen Automatisierung an Bedeutung. Hintergrund ist, dass Industrial Ethernet eine Reihe Vorteile bietet. So hat bereits das Ethernet-Protokoll (10 Mbit/s) eine deutlich höhere Übetragungsrate als die meisten Feldbussysteme. Der Übergang zu Fast Ethernet (100 Mbit/s) bzw. zu Gigabit Ethernet (1 Gbit/s) ermöglicht eine zusätzliche Steigerung der Datenübertragungsraten. Ein weiterer Vorteil ist, dass Industrial Ethernet dieselben offenen Standards verwendet, die im Büro bereits weit verbreitet sind. Damit können ERP-Systeme (Enterprise Ressource Planning) auf Daten der Produktionssysteme zugreifen. So ergibt sich eine nahtlose Infrastruktur, die vom Büro zur Maschine bzw. bis hinunter zum Sensor im Feld reicht (Bild 3). Dadurch sind Servicetechniker in der Lage, über das Firmennetzwerk oder über das Internet auf das Automatisierungssystem zuzugreifen, Fehler zu finden und zu beheben. Hersteller von Maschinen und Anlagen benötigen kein spezielles Know-how für die verschiedenen Kommunikationssysteme.
Im Zusammenhang mit dieser Entwicklung haben vermehrt Cat.-5- und Cat.-6-Leitungen, quasi als Nervenstränge des Ethernet, Einzug in das industrielle Umfeld gehalten. Mittlerweile bieten die renommierten Kabelhersteller Ethernet-Leitungen an, die den rauen Umgebungsbedingungen im industriellen Umfeld gewachsen sind. Zu ihren Eigenschaften gehört unter anderem die Resistenz gegen Öle, Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und chemische Einflüssen, die in der Automobil-, der chemischen sowie der Lebensmittelindustrie notwendig ist.

Hohe Anforderungen beim Schleppketteneinsatz
Außerdem müssen Ethernet-Leitungen in einigen dieser Branchen für den Schleppketteneinsatz tauglich sein. Dabei treten die höchsten mechanischen Belastungen hinsichtlich Biegebeständigkeit und Zugfestigkeit auf. So führen enge Biegeradien, lange Verfahrwege, hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen oftmals zu einer Reduzierung der Lebensdauer der Leitung.
In diesem Zusammenhang hat Lütze eine speziell auf Schleppkettenanwendungen zugeschnittene Leitung entwickelt, die Superflex Ethernet Bus © Pur (Bild 1). Eine weitere Herausforderung bei deren Entwicklung war die gleichzeitige Einhaltung der Übertragungseigenschaften nach Cat. 6. Als Lösung haben die Ingenieure ein zentrales Kreuzprofil verbaut, das dem kompletten Leitungsverbund die innere Stabilität verleiht (Bild 2). Die konstruktive Herausforderung war es hierbei, dieses Kreuzprofil materialseitig so zu gestalten, dass es die Wechselbiegung einerseits so wenig wie möglich beeinflusst, jedoch andererseits den Aderpaaren und dem kompletten Leitungsverbund Stabilität gibt.
Das Ergebnis ist eine Cat.-6-Leitung für Schleppkettenanwendungen, die für rund 1 Mio. Biegezyklen bei einer Geschwindigkeit von bis zu 4 m/s ausgelegt ist. Sie eignet sich für maximale Beschleunigungen von bis zu 4 m/s² und einen Verfahrweg von 10 m. Dabei widersteht sie Zugkräften von bis zu 100 N bei einem kleinstmöglichen Biegeradius von 7,5 × D. (D = Außendruchmesser der Leitung). Der Mantel ist aus halogenfreiem und flammwidrigem PUR gefertigt mit einem kompletten Durchmesser von rund 7,8 mm. Die Leitung kann beim Einsatz in der Schleppkette in Temperaturbereichen von –30 °C bis 70 °C eingesetzt werden.

Hohe Ingenieursleistung
Die größten Herausforderungen ergaben sich bei der Entwicklung der schleppkettenfähigen Cat.-6-Superflex-Leitung beim konstruktiven Aufbau, bei der Materialauswahl und den Verfahren in der Kabelproduktion. So garantiert die Kombination von hochwertigen Materialien allein noch nicht die geforderte Funktion und Langlebigkeit. Denn die Materialien müssen in ihren mechanischen Eigenschaften optimal aufeinander abgestimmt sein und ein stimmiges Produktionsverfahren gefunden werden. Zu guter Letzt sollte noch ein Missverständnis ausgeräumt werden: Viele Anwender in der Industrie sind der Ansicht, dass eine „hochflexible Leitung“ für den Schleppketteneinsatz sehr weich und biegsam sein müsse. Hochflexibel bedeutet jedoch, dass die Leitung eine hohe Anzahl von Biegezyklen ohne Schaden übersteht. Konkret ist damit gemeint, dass die Leitung der „Zwangsführung“ in der Schleppkette akkurat folgen muss, ohne dass unkontrollierte Eigenbewegungen auftreten. Eine zu weiche Leitung wäre kontraproduktiv, da sie bei hohen Beschleunigungen zum sogenannten „Peitschenschlageffekt“ neigen würde.

Ausblick
Als nächste Innovation für Schleppkettenleitungen aus dem Haus Lütze steht eine Lütze-Superflex-Schleppkettenleitung für „FireWire“ auf dem Plan. Details dazu werden voraussichtlich Anfang 2012 bekannt gegeben.

Der Beitrag als pdf

Autor: Dipl.-Ing. Jörg Bör ist als Produktmanager Kabel und Leitungen bei der Friedrich Lütze GmbH & Co. KG in Weinstadt tätig.