Mit Köpfchen durch die Wand? Und zwar bis auf die Leiterplatte! Für dieses Vorhaben erweitert Harting nach eigenen Angaben zum Frühjahr 2018 sein Pre-Link-Verkabelungssystem. Damit, so betont der Hersteller, sei in diesem Fall eine wirklich universell einsetzbare Lösung für IT, Gebäudeautomation und Industrie gemeint. Auch in der Normung der Gesamtverkabelung von IT-, Gebäude- und Industrieverkabelung bewegt sich einiges.

Es gehe um eine Lösung, die alle Anwendungen erfolgreich bedient. Neu hinzu kommen M12-Kabelbuchsen, die auch als Wanddurchführung zu nutzen sind, sowie eine Leiterplattenbuchse, die direkt den Abschlussblock, das Herzstück des Systems, aufnehmen kann.

Das Besondere am Funktionsprinzip des Pre-Link-Systems ist die Trennung der bisher festen und unlösbaren Verbindung von Kabel und Steckverbinder in zwei getrennte Einheiten. Wo bisher Crimpkontakte oder Schneidklemmen einmalig verbunden werden konnten, ist das System nun in zwei trennbare Einheiten geteilt. Die erste Einheit bilden Steckverbinder, Buchsen, Kupplungen und Leiterplattenanschlüsse, die über eine identische Aufnahme für den Abschlussblock verfügen. Dieser Abschlussblock bildet die zweite Einheit und das Herzstück des Systems. Er kann bis zu acht Litzen- oder Massivleiter aufnehmen, die sich mit der passenden Zange in nur einem Arbeitsgang gleichzeitig kürzen und kontaktieren lassen.

Neu im Harting-Portfolio sind M12-Kabelbuchsen, die auch als Wanddurchführung dienen können.

Ein so prozesssicher und vor Ort konfektioniertes Kabel passt damit in jedes Pre-Link-Bauteil, und ein Betreiber kann es dort jederzeit einsetzen oder wieder herausnehmen und wechseln. Damit sind Kabel und Steckverbinder unabhängig voneinander zu tauschen oder nach Belieben getrennt zu verbauen. Dies ist besonders angenehm, wenn der Installateur die Verkabelung mit fertig konfektionierten Kabeln durchführen kann. Die Datenkabel mit dem angeschlossenen Abschlussblock passen dabei auch durch engste Räume. Zudem lassen sich verschlissene Kabel an bewegten Geräten unabhängig vom Steckverbinder und schnell wechseln, was die Betriebskosten weiter senkt. Ein großer Bonus dieser Technik ist die im Gegensatz zum Crimpen und zur Schneidklemme einfache Verarbeitung. Es ist lediglich einmal erforderlich, die Litzen durch die markierten Öffnungen im Anschlussblock zu fädeln und mit dem passenden Werkzeug in einem Arbeitsgang anzuschließen und montagefertig zu kürzen. Auch das Einsetzen in den entsprechenden Steckverbinder ist so einfach, dass selbst ungelerntes Montagepersonal nach kurzer Einweisung sicher und zuverlässig Verkabelungsarbeiten durchführen kann.

Was bisher geschah

Bei der Automation und der Robotik, wo in der Anschlusstechnik viele Steckzyklen erforderlich sind, konnte sich die Anschlusstechnik als bewährte Push-Pull-Lösung etablieren und in gerader und gewinkelter Metallausführung zum Einsatz kommen. Mit den ebenfalls genormten Profinet-Steckverbindungen mit dem Han3-A-Steckgesicht kann der Installateur feste und haltbare Verbindung für das Ethernet realisieren, die im Sinne der Digitalisierung einen schnellen und sicheren Datentransfer gewährleisten. Für die Bereiche Bahn und Industrie, die höchste Ansprüche in Sachen Robustheit verlangen, hat Harting mit dem Pre-Link-M12-Steckverbinder in D- und X-Kodierung einen Stecker auf den Markt gebracht, der Schock und Vibrationen nach Bahn-Norm DIN EN 50155 standhält und neben Fast Ethernet auch Gigabit Ethernet ermöglicht.

Bis vor Kurzem gab es die Pre-Link-M12-Steckverbinder als D-kodierte vierpolige und X-kodierte achtpolige Variante nur in den Stiftausführungen.

Nun erhält das System die entsprechenden M12-Ausführungen als Buchse. Die Verriegelung von Stecker und Buchse erfolgt über das übliche M12-Gewinde oder alternativ mit dem neuen Push-Pull-Verriegelungssystem, das das Stecken und Lösen der Verbindungen erleichtert. Die neuen M12-Kabelbuchsen können als fliegende Kopplungen oder auch als Wanddurchführung dienen. Damit realisieren sie stets eine IP65/67-geschützte Verbindung, und diese Anschlusstechnik ist nun neben den verschiedenen RJ45-Produkten auch für M12 durchgängig verfügbar.

Der Abschlussblock bildet das Herzstück des Systems und kann bis zu acht Litzen- oder Massivleiter aufnehmen.

Zur Pre-Link-Produktgruppe zählt auch eine Leiterplattenbuchse. Mit dieser können Gerätehersteller diese Anschlusstechnik lückenlos von der Rechenzentrale bis auf die Leiterkarte im Gerät einsetzen. Auf diese Weise lassen sich Datenschnittstellen für Anwendungen realisieren, die nur selten gesteckt, aber die dennoch beliebig oft und einfach austauschbar sein sollen. Dies können beispielsweise Türsprechstellen, Ticketautomaten, Displays oder Kamerasysteme sein. Auch Geräte für die Gebäudeautomatisierung wie Heizungs- und Klimasteuerungen, Beleuchtungssysteme, Brandmeldesysteme etc. lassen sich mit der Pre-Link-Buchse ausrüsten und so einfacher und fehlerfrei vernetzen. Der Techniker kann vorkonfektionierte Kabel einfach in die Leiterplattenbuchse einstecken, wodurch das Gerät fertig vernetzt ist.

Ohne Standards geht nichts

Neue und innovative Lösungen sind die eine Sache, eine stetig begleitende Normung und Standardisierung für eine durchgängige Verkabelung eine andere. Nur Standards und Normen geben den Anwendern eine herstellerübergreifende Kompatibilität und damit Investitionssicherheit. Wachsende Anwendungsmöglichkeiten von Ethernet – auch in der Industrie – beeinflussen massiv die internationale Standardisierung.

Anders als bei Rechenzentren und Cloud Computing geht es in der Industrie allerdings nicht so sehr um große Datenmengen und Übertragungsgeschwindigkeit, sondern vielmehr um robuste und sichere Datenübertragung, Echtzeit-Datenübertragung und größere Distanzen zum Beispiel in der Prozessautomatisierung. Für die notwendige internationale Standardisierung bei der Verkabelung für Industrievernetzung und Automatisierung gibt es im Wesentlichen zwei tragende Gremien. Das IEC SC 65C/JWG 10 ist für die Beschreibung der Automatisierungsprofile gerade auch auf der Basis von Ethernet zuständig. Dort entstehen die IEC-61784-5-x-Serie (Communication Profile Families, CPF) und die dazu kommunizierende Installationsrichtlinie IEC 61918 in der Edition 4.

Das zweite Gremium, die ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3, ist eher aus der IT heraus getrieben und liefert mit der ISO/IEC 11801-x Ed.3 die wichtigen Grundlagen zu Topologie, Verkabelungsstrecken und Grenzwerten. Ebenso liefert sie, zumindest teilweise, die nötige Messtechnik von Verkabelungsanlagen.

Der große internationale Erfolg der unter dem Label „Strukturierte Verkabelung“ bekannten Norm ISO/IEC 11801 hat zu deren Erweiterungen und Aktualisierungen geführt, die als Edition 3 im Frühjahr 2018 erscheinen werden. Eine der gravierendsten Neuerungen in diesem Normenwerk ist die Struktur, die nun wie folgt aussieht:

  • ISO/IEC 11801-1 Generelles,
  • ISO/IEC 11801-2 Bürogebäude.
  • ISO/IEC 11801-3 Industrie,
  • ISO/IEC 11801-4 Rechenzentren,
  • ISO/IEC 11801-5 Wohnungen und
  • ISO/IEC 11801-6 Gebäudeautomatisierung.

Im Teil 1 sind alle Festlegungen getroffen, auf die alle anderen Teile gewissermaßen als Basis zurückgreifen. Dort sind Verkabelungsstrecken wie der Permanent Link mit maximal 90 Metern definiert, der Channel (maximal 100 Meter), aber auch die wichtigen übertragungstechnischen Basiswerte der Verkabelungskomponenten von Kategorie 5 (100 MHz) bis Kategorie 8.2 (2.000 MHz).

Neu ist auch die Liste der zugelassenen Steckgesichter, die auf Druck der Industrie beispielsweise um den M12-X-kodierten Steckverbinder erweitert wurde. Somit sind jetzt in der ISO/IEC 11801-1 neben den RJ45-Typen der Reihe IEC 60603-7-x und der zugehörigen IP65/67-Variante Push Pull RJ45 Variante 4 (IEC 61076-3-106) auch M12-X (achtpolig nach IEC 61076-2-109) und der M12-D (vierpolig nach IEC 61076-2-101) für die strukturierte Verkabelung normativ fixiert. Grundsätzlich ist es damit allen Anwendungsbereichen vom Büro bis zur Gebäudeautomatisierung möglich, auf diese Steckverbindertechniken zurückzugreifen und Grenzwerte zur Überprüfung von Funktion und Leistungsfähigkeit der Verkabelung nach Installation zu finden. Dies bewerten Insider als einen gewaltigen Schritt vorwärts

Auch die M12-X- und M12-D-Varianten kommen vorrangig im industriellen Umfeld zum Einsatz und sind im Teil 3 der ISO/IEC-11801-Reihe entsprechend referenziert. Damit sind dort Verkabelungslösungen erfasst, die die vieradrige Verkabelung (fast alle heute eingesetzten Automatisierungsprofile arbeiten momentan noch auf Fast-Ethernet-Basis mit 100 MHz und bis zu 100 MBit/s) ebenso beschreibt wie die achtadrige für Datengeschwindigkeiten von 1 und 10 GBit/s. Gleichzeitig ist damit auch das Problem der Anbindung von Maschinen und Anlagen (Automation Island, AI) an die IT-Infrastruktur (Strukturierte Gebäudeverkabelung) des produzierenden Unternehmens gelöst. Dies wiederum erlaubt den Firmen eine durchgängige Kommunikation von SAP bis hinunter an den Prozess oder die Logistik dazu. Dies gilt als wichtiger Schritt in Richtung Industrie 4.0.

Normen

Anwender oder Fachbetriebe, die sich mit Industrieverkabelungen intensiver befassen, sollten folgende Normen griffbereit haben:

ISO/IEC 11801Teil 1 und 3, Edition 3: Information Technology – Generic cabling for customer premises (verfügbar ab Frühjahr 2018)

IEC 61918, Edition 4: Industrial communication networks – Installation of communication networks in industrial premises (verfügbar in 2018)

TR ISO/IEC 11801 9902 Information technology – Generic cabling for customer premises – Part 9902: Specifications for end-to-end link configurations

ISO/IEC 14763-4 Information technology – Implementation and operation of customer premises cabling – Part 4: Measurement of end-to-end (E2E) links

In der ISO/IEC 11801-3 sind zudem alle Spezifika der Industrieverkabelung berücksichtigt. Besonders im normativen Anhang A „Industrial Cabling System“ sind der Aufbau und die Funktionalität der möglichen Verkabelungen für industrielle Anwendungen im Detail beschrieben. Dort spielt auch wieder die Nähe zur IEC 61918 eine wichtige Rolle, die besonders die hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit der Dienste nach PCMA (Process Control, Monitoring, and Automation) widerspiegelt. Weitere Neuerungen sind die Einführung des End-to-End-Links (E2E) in die ISO/IEC-11801-Reihe, die ebenso die hohen Qualitäts- und Sicherheitsansprüche der Industrie an die Verkabelung reflektiert. Der E2E-Link ist eine komplette Verkabelungsstrecke bis zu 100 Meter, die im Unterschied zum Channel (ISO/IEC 11801-1) die jeweils letzte Verbindung an den Geräten mit einbezieht. Dazu haben die Gremien Grenzwerte und Messmethodik zusätzlich neu festgelegt. Der E2E-Link ist im Technical Report ISO/IEC 11801 9902 beschrieben. Die dazu kommunizierenden Teststandards sind in ISO/IEC 14763-4 zu finden. Damit ist es jetzt möglich, eine Verkabelung beispielsweise zwischen einer SPS und einem Anlagenteil, die nur aus einem Kabel und zwei vor Ort installierten Steckverbindern besteht, im Feld mittels mobilem Tester zu überprüfen. Die Integration der einpaarigen Verkabelung (Single Pair Ethernet, SPE) in die ISO/IEC 11801-3 erfolgt laut Plan ab 2018 mittels Ergänzungen.

Für die Anwender bietet das Zusammenspiel aus einem modularen Verkabelungssystem wie Pre Link mit all seinen Steckverbinder-, Buchsen- und Wanddurchführungskomponenten und einer aktuellen Normung eine investitionssichere Lösung. Mit den neuen Komponenten als M12-Buchse beziehungsweise Wanddurchführung und PCB-Leiterplattenbuchse spricht Harting Gerätehersteller an, die nun auch den in der Normung integrierten E2E-Link mit einem durchgängigen System realisieren können. Als Lieferdatum für die Portfolio-ergänzungen nennt Harting das erste Quartal 2018. Muster sind auf Anfrage ab sofort lieferbar.

Jonas Diekmann ist Technical Editor, Matthias Fritsche ist Product Manager Device Connectivity und Rainer Schmidt ist im Business Development Industrial Cabling bei Harting tätig, www.harting.de.