13.09.2019

High-End-Datensteckverbinder für Industrie-4.0-Anwendungen

Leistungsfähige Schnittstellen

Die Wahl der richtigen Autoreifen sollte sich immer an der Jahreszeit und der Witterung ausrichten. Was dies mit dem Thema Datensteckverbinder für die Industrie 4.0 zu tun hat? Wir warten nur darauf, mit Vollgas über den Datenhighway 4.0 zu rasen, aber haben wir auch an die passenden Reifen gedacht? Reifen stellen die Verbindung von Auto zu Fahrbahn her, ohne sie geht nichts. Steckverbinder übernehmen genau den gleichen Job, sie stellen die elektrischen Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten, Baugruppen und Anlagenteilen her.


Dank des besonderen Aufbaus und der speziellen Kontur des Gigabit-Moduls lassen sich hohe Datenraten mit hoher Betriebssicherheit übertragen.
Bild: Ilme GmbH

In einer modernen Produktion, die den Industrie-4.0-Gedanken umsetzt, kommt es darauf an, dass jedes einzelne Teil mit allen anderen kommunizieren kann, und das in Echtzeit. Nur so ist es möglich, individuelle Produkte genau nach den Anforderungen des jeweiligen Kunden zu fertigen, dies natürlich bis herunter zur Stückzahl eins, ohne die Wettbewerbsfähigkeit zu verlieren. Die Datenmengen, die dabei entstehen, sind gewaltig und müssen durch ein hoch leistungsfähiges Datennetzwerk immer und überall zur Verfügung stehen. Um ein solches Industrie 4.0-taugliches Datennetzwerk aufzubauen, muss man nicht nur auf moderne Komponenten und Technologien zurückgreifen, sondern auch auf High-End-Steckverbinder, die die entsprechenden Verbindungen herstellen. Hierfür bietet Ilme das neue Gigabit Modul für das modulare Steckverbindersystem Mixo an.

Gigabit-Modul erfüllt Cat. 6A

Mit dem Gigabit Modul können Anwender Schnittstellen herstellen, die eine hohe Datenrate verlangen, so neben Video- und Sicherheitssystemen auch die Datenübertragung in Industrie 4.0- Netzwerken in Echtzeit. Möglich macht das der spezielle Aufbau des Steckverbinders. In ihm sitzen acht Pole zum Anschluss von vier Twisted-Pairs in einer besonderen Anordnung, die genau dem natürlichen Aufbau von Ethernet-Leitungen nachempfunden wurde. Durch diese Kontur und der zusätzlichen Abschirmung zwischen den jeweiligen Leitungspaaren zählt das Gigabit-Modul, gerade im Vergleich zu einem typischen 8poligen RJ45-Steckverbinder, zu den High-End-Datensteckverbindern und erfüllt die Cat. 6A. Hierdurch sind Taktfrequenzen von bis zu 4x 500 MHz und Leitungslängen von bis zu 100m, die das 10GBASE-T Gigabit Ethernet erfordert, möglich. Da all dies auch die Anforderungen des Profinet-Standards erfüllt, lässt sich das Modul in ein bestehendes Profinet-Netzwerk integrieren oder auch ein völlig neues Industrial Ethernet Netzwerk damit realisieren.

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Hohe Betriebssicherheit

Auch das Thema Sicherheit wurde beim Design des Steckverbinders berücksichtigt. Sensible Applikationen, die eine hohe Betriebssicherheit des Steckverbinders voraussetzen, passen zu dem Gigabit-Modul. Der Modulareinsatz besteht aus mehreren Einzelteilen, die alle aus Zinkdruckguss gefertigt sind. Zusammen mit den separaten Leitungsschellen für verschiedene Klemmbereiche von 5-12mm, wodurch sich dieser Steckverbinder für fast alle Ethernet-Leitungen eignet, bietet das Gigabit-Modul eine echte 360° Abschirmung und somit hohe EMV-Sicherheit sowie Schirmdämpfungswerte. Die Schirmanbindung jedes Gigabit-Moduls ist dabei getrennt vom Schutzleiterpotential und benachbarten Modulen. Dadurch wird vermieden, dass sich verschiedene Potentiale vermischen, die Funktionserdung bleibt konsequent von der Schutzerdung getrennt und die Betriebssicherheit wird nochmals erhöht.

Lange Lebensdauer

Das Gigabit-Modul kann auch bei widrigen Umgebungen für einen langen Zeitraum und über viele Steckzyklen eingesetzt werden. Die besonderen Crimpkontakte der Ilme Crimpkontaktserie CI, aus dem vollen Material gedreht und mit einer Vergoldung veredelt, machen dies möglich. Vibrationsbeständigkeit, da die Kupferleiter kaltverschweißt mit dem Crimpkontakt verbunden werden, zeichnen die Crimpanschlusstechnik aus, hiermit gehören auch abgerissene Leiter der Vergangenheit an. Die Crimpkontakte gibt es in drei verschiedenen Größen, von 0,08 bis 0,52mm² bzw. AWG 28 bis 20, auch hier eignen sie sich damit für beinah jede Ethernet-Leitung. Netzwerke mit vielen teils weit voneinander entfernten Teilnehmern, wie es beispielsweise bei räumlich getrennten Anlagenteilen der Fall ist, fordern eine leistungsintensive Datenübertragung, um eine Kommunikation auch über weite Distanzen sicherzustellen. Hier zeichnet das Gigabit-Modul durch seine hohen elektrischen Kenndaten von 5A Bemessungsstrom, 50V Bemessungsspannung und 0,8kV Bemessungsstoßspannung im Verschmutzungsgrad 3 (industrielles Umfeld). Verglichen mit Standards wie USB 2.0 mit maximal 0,5A und 5V, USB 3.0 mit maximal 0,9A und 5V sowie RJ45 mit maximal 1A und 50V weist das Modul eine 5-10fach so hohe Stromübertragung auf. Hierdurch ist die Zukunftssicherheit gewährleistet, denn PoE+ ist für diesen Steckverbinder keine große Herausforderung. Fordert eine Applikation noch höhere Bandbreiten als ein einzelnes Gigabit Modul liefern kann oder ist der Platz in Ihrer Anlage begrenzt und es müssen mehrere Steckverbinder in einem Gehäuse vereint werden, so lässt sich das Modul mehrfach oder mit anderen Modulen in dem modularen Steckverbindersystem Mixo verwenden. Durch die Baugröße von nur einer Moduleinheit können bis zu 6 Gigabit-Module side-to-side in einen Halterahmen für die Gehäusebaugröße 104.27 bzw. B 24 oder als Einzelmodul in die kompakten Mixo-One-Gehäuse integriert werden. Das modulare Baukastensystem Mixo bietet mit seinen über 50 Modulen nahezu unendlich viele verschiedene Kombinationsmöglichkeiten von Leistung, Signalen, Daten und auch Druckluft in einem Steckverbinder. Gerade der modulare Aufbau von Industrie 4.0 Anlagen fordert eine hohe Flexibilität der Steckverbinder. So kann man mit dem System individuelle Steckverbinder in der Stückzahl eins konfigurieren und sich dabei nicht nur des Gigabit Modules bedienen, sondern auch an über 10 weiteren Datenmodulen.

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Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten

In der Factory Automation werden bereits seit vielen Jahren modulare Mixo-Steckverbinder mit Datenmodulen eingesetzt. So stellen sie sicher, dass die einzelnen Anlagenteile miteinander kommunizieren können und so der Produktionsablauf zeitlich koordiniert wird. Wenn zum Beispiel die Lackieranlage einer Automobilfertigung ausfällt, bleibt nicht direkt die ganze Linie stehen. Vielmehr "schalten" die anderen Anlagenteile "einen Gang zurück", um den kurzzeitigen Ausfall der Lackieranlage zu kompensieren. Auch im Bahnsegment ist die zuverlässige Datenübertragung nicht mehr wegzudenken, ganz im Gegenteil nimmt sie in den letzten Jahren exponentiell zu. Moderne Kommunikationssysteme im Schienennetzwerk, aber auch an und in den Zügen, stellen nicht nur sicher, dass alle Fahrgäste einen einwandfreien Wi-Fi Hotspot nutzen können, sondern auch dass es bei dem dichter werdenden Verkehr im Schienennetzwerk zu keinen Störungen oder Unfällen kommt. Hier bediente man sich schon in den letzten Jahren mehr und mehr an den Datenmodulen aus dem Hause Ilme, die wachsenden Datenmengen und die hohe Betriebssicherheit fordern bereits jetzt das Gigabit-Modul. In modernen Windkraftanlagen ist die Effizienz wichtiger denn je. Ausschreibungen gewinnt derjenige, der den besten Strompreis zusagen kann. Dies funktioniert nur, wenn die Windkraftanlagen so effizient wie möglich arbeiten. Damit ein solches Windkraftwerk effizient arbeiten kann, müssen auch hier hunderte Daten in Echtzeit an die verschiedenen Bauteile und Steuerzentren weitergegeben werden. Die hohe Vibrationslast und die modulare Fertigung von Windkraftanlagen kommen noch zusätzlich hinzu.

Mehr als 20 Gehäuseserien

Ohne schützendes Steckverbindergehäuse wären die Module aber den jeweiligen Umgebungsbedingungen ausgeliefert. Daher bietet Ilme mit gut 20 verschiedenen Gehäuseserien die passende Varianten zum jeweiligen Applikationsbereich. Leichte und wirtschaftliche Gehäuse aus Thermoplast der Ilme Gehäuseserie T-Type W mit witterungsbeständigen und chemisch-resistenten Viton-Dichtungen vereinen die Vorteile für den Windkraftsektor. Gehäuse aus seewasserbeständigem Aluminium und spezieller Titanoxid-Plasmabeschichtung der Serie E-Xtreme IP67, bieten hohe Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit, so wie es für den Einsatz im Außenbereich von Zügen unerlässlich ist.

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