Neue LWL-Komponenten überwinden Grenzen

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1 FiberInterfaces von Hirschmann Neue LWL-Komponenten überwinden Grenzen Den Eintritt in bisher aus übertragungstechnischen Gründen unzugängliche Marktsegmente ermöglicht Hirschmann jetzt mit neuartigen Komponenten für Lichtwellenleiter (LWL). Diese sogenannten Fiber- Interfaces eignen sich für Systeme mit analogen und digitalen Standardschnittstellen und erfordern keine Änderungen an den anzukoppelnden Systemen. Die neuen Komponenten nutzen die Vorteile der optischen Übertragungstechnik für die Datenübertragung im Industriebereich. Ihre Aufgabe ist die störungsfreie Übertragung über sehr große Distanzen zwischen Endgeräten, wie Rechnern, Bildverarbeitungsgeräten, speicherprogrammierbaren Steuerungen und deren Peripherie. Für Profibus ermöglichen sie Netztopologien, die in Kupfertechnik unmöglich sind. Beispiele hierfür sind redundante Ringtopologien oder Linientopologien über mehrere 100 km. Die als FiberInterfaces bezeichneten elektro-optischen Wandler setzen standardisierte elektrische Signale in optische Signale um. Eine entsprechende Treiberschaltung setzt die elektrischen Signale (z.b. RS 485, RGB-Video...) mit Hilfe von Leuchtdioden oder Laserdioden in Lichtsignale um und koppelt sie auf Lichtwellenleiter ein. Photodioden oder integrierte optische Empfangsbausteine wandeln am anderen Ende des Lichtwellenleiters das Lichtsignal in ein elektrisches Signal zurück. Dafür ist wieder eine Treiberschaltung nachgeschaltet, die das ursprüngliche elektrische Signal (z.b. RS 485, RGB-Video...) wiederherstellt.

2 2 Somit lassen sich durch die Kombination aus FiberInterfaces und LWL-Kabel herkömmliche Kupferleitungen ersetzen, ohne daß an den angeschlossenen Endgeräten Anpassungen in der Hardware oder Software vorgenommen werden müssen. Aus Sicht der angeschlossenen Geräte sind die neuen Komponenten datentransparente Plug&Play-Systeme. Die Signalübertragung über Lichtwellenleiter im industriellen Einsatz bietet eine Reihe von technischen Vorteilen, wie extreme Störsicherheit gegen alle Arten elektromagnetischer Einkopplungen auf induktivem, kapazitivem oder galvanischem Weg, hohe Übertragungsraten bzw. bandbreiten, große Reichweite, integrierter Blitzschutz und Potentialtrennung. Dazu kommen Zukunftssicherheit, sichere Redundanzkonzepte und vor allem keine Änderungen in Hard- oder Software an den angeschlossenen Endgeräten. Sowohl analoge als auch digitale elektrische Schnittstellen werden mit FiberInterfaces auf Multimode Kunststoff- oder Glas-Lichtwellenleiter für kurze und mittlere Distanzen beziehungsweise Singlemode- Glasfasern für große Distanzen umgesetzt. Beispiele für elektrische Standardschnittstellen, für die es FiberInterfaces gibt, sind u. a.: TTY, 20 ma Stromschleife; V.24/RS 232, die am weitesten verbreitete Rechnerschnittstelle; RS 485, die Basis für die meisten aktuellen Feldbusse; F-BAS-Video; RGB- bzw. VGA- Video; Audio sowie Maus und Tastatur-Interface an Rechnern. Die Tabelle vergleicht die Eigenschaften elektrischer mit optischen Schnittstellen.

3 3 Vergleich LWL-Datenübertragung mit Kupferübertragung nach RS485-Norm elektrische Schnittstelle optische Schnittstelle Störsicherheit bedingt unempfindlich gegen alle Arten elektromagnetischer Störeinflüsse. Dadurch ist eine wesentlich freiere Leitungsführung möglich. Bestens geeignet zum Einsatz in der Nähe von Motoren, Frequenzumrichtern, Generatoren, Transformatoren und Sendeantennen übertragbare Datenrate Teilnehmeranzahl Potentialtrennung Topologie niedrig nimmt mit der Leitungslänge rapide ab ist durch die elektrischen Spezifikationen auf 32 Teilnehmer begrenzt Übertragungsprobleme durch Potentialverschleppung bei unterschiedlichen Standorten der Teilnehmer oder bei Gewittereinflüssen enge Grenzen durch Vorgabe der gesamten Leitungslänge und Stichleitungslänge (abhängig von der Übertragungsrate). Es sind ohne Repeater lediglich Busstrukturen möglich. hoch Leitungslänge ist ohne Einfluß nur durch Anzahl der logischen Teilnehmeradressen im Busprotokoll begrenzt vollständige Potentialtrennung der Bussegmente, dadurch auch Zugang zu EMV-Schutzbereichen hervorragender Blitzschutz freie Topologien möglich: Linie, Baum, Stern, Ring Die elektrisch/optische Schnittstelle verlängert die Stichleitungslänge zur vollen Bus- Segmentlänge. Die damit möglichen Strukturen können optimal an die vorhandene Verkabelungs- Infrastruktur angepaßt werden.

4 4 Projektierung Redundanz teilweise aufwendig, da die Einschränkungen durch elektrische Grenzwerte die Projektierung erheblich beeinflussen der Endteilnehmer muß eigenständige Redundanzfunktion besitzen, um zwei Datensignale auswerten zu können sehr einfach, da wesentlich größere Freiheiten bei der Projektierung bestehen bezüglich Leitungsführung, Topologie, Teilnehmeranzahl, Datenrate... FiberInterfaces enthalten umfangreiche Redundanzfunktionen mit automatischer Umschaltung und Fehlerweitermeldung an nachfolgende Kaskaden Neuartige Einsatzgebiete Die LWL-Komponenten eröffnen für Profibus auch solche Marktsegmente, die in klassischer Kupfertechnik nicht erreichbar sind. Dabei steht die volle Übertragungsgeschwindigkeit von 1,5 MBit/s auch in extrem ausgedehnten Profibus-Netzwerken zur Verfügung. In der Verkehrsleittechnik werden FiberInterfaces eingesetzt, um Umweltsensoren und aktive Verkehrszeichen über weite Distanzen zu vernetzen. In der Bahntechnik können Stellwerke mit den Weichen und Signalen mit FiberInterfaces vernetzt werden. Störungen aus den Elektrolokomotiven vorbeifahrender Züge haben keinen Einfluß mehr auf die Datenübertragung. Profibus für wassertechnische Anwendungen, wie Steuerungen für Regenrückhaltebecken oder Schleusen, nutzt neben der hohen Übertragungsreichweite den absoluten Blitzschutz, den FiberInterfaces auf der Übertragungsstrecke bieten. In der Produktionsautomatisierung ermöglichen Fiber- Interfaces Profibus-Netze in Umgebungen mit störenden Frequenzumrichtern oder Schweißrobotern. In der Gebäudeautomatisierung gibt es dank FiberInterfaces keinerlei Potentialprobleme mehr bei der gebäudeübergreifenden Verkabelung. Auch hier ist der Blitzschutz d. h. der Schutz der angeschlossenen Endgeräte und der

5 5 Daten durch FiberInterfaces inzwischen ein zentrales Thema. Bei allen Anwendungen sind redundante Topologien möglich, ohne daß die Software oder die Hardware der Busteilnehmer dafür vorbereitet sein müssen, d. h. Standardkomponenten erhalten mit FiberInterfaces eine wesentlich höhere Betriebssicherheit und Performance.

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