Schnell, weit und einfach installiert

Lichtwellenleiter im Ex-Bereich optimal umgesetzt

In den meisten Anwendungen werden typischerweise kupferbasierte Kabel an ein vorhandenes oder neu definiertes Netzwerk angeschlossen, doch gerade in sehr großen Industrieanlagen kommt diese Technologie bei langen Übertragungsstrecken aufgrund des Installationskonzeptes oder auch durch Abweichungen der Anforderungen hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) an ihre Grenzen. Die Alternative bieten hier Lichtwellenleiter (LWL), auch bekannt als Glasfaserverbindungen.

In der Prozessindustrie finden Lichtwellenleiter ihren Einsatz vor allem in der Kommunikation, wenn lange Strecken überbrückt werden müssen. Kommt es zum Anschluss an klassische Bedienstationen, die in explosionsgefährdeten Bereichen installiert sind, ergeben sich besondere Anforderungen. Da gebündeltes Licht eine hohe Energie besitzt und somit eine potentielle Zündquelle darstellen kann, bedarf es einer Bewertung nach Ex-Gesichtspunkten. Hierfür bieten sich nach der IEC Norm 60079-28 unterschiedliche Methoden an.

 Einfache Plug&Play Installation bis in die Zone 1/21 (z.B. hier Multimode)
Einfache Plug&Play Installation bis in die Zone 1/21 (z.B. hier Multimode)Bild: Pepperl+Fuchs AG

Die wohl populärste Schutzart, die insbesondere bei Bedienstationen eine weite Verbreitung findet, ist die ‚optische Eigensicherheit‘ (engl. Optical Intrinsically Safe ‚op is‘), die – ähnlich wie die klassische Eigensicherheit – die übertragene Leistung soweit reduziert, dass diese nicht für die Zündung eines explosionsfähigen Gemischs ausreicht. Mit der letzten Fassung der IEC Norm in 2017 wurde eine hilfreiche Neuerung bzgl. der optischen Eigensicherheit eingeführt, die den Einsatz von LWL im Ex-Bereich erleichtert. Kern der in der IEC60079-28 formulierten ‚Ausnahme 3‘ ist, dass nun auch Betriebsmittel, die die Grenzwerte der Laser Klasse 1 der Norm IEC60825-1 einhalten, im explosionsgefährdeten Bereich bis in die Zone 1/21 betrieben werden können.

 Enge Anschlussräume sowie die Ex-Anforderung nach einem IP Schutz stellt 
eine Herausforderung beim Anschluss 
von LC Steckern dar.
Enge Anschlussräume sowie die Ex-Anforderung nach einem IP Schutz stellt eine Herausforderung beim Anschluss von LC Steckern dar.Bild: Pepperl+Fuchs AG
Mit dem LWL-Breakout-Kabel bietet P+F ein Zubehör an um die LC Steckverbinder, Normkonform nach Ex-Richtlinie 
zu installieren.
Mit dem LWL-Breakout-Kabel bietet P+F ein Zubehör an um die LC Steckverbinder, Normkonform nach Ex-Richtlinie zu installieren.Bild: Pepperl+Fuchs AG

Da Laser der Klasse 1 ebenfalls nur eine reduzierte Leistung für den Schutz des Augenlichts haben dürfen, sind diese Grenzwerte ausreichend um den Anforderungen einer ‚optisch eigensicheren‘ Strecke gerecht zu werden. Daraus resultiert, dass Betriebsmittel, die Laser Klasse 1 erfüllen, ohne ein zusätzliches ‚op is‘ Marking, äquivalent installiert und betrieben werden dürfen. Diesen Normen-Änderung hat sich Pepperl + Fuchs zu nutzen gemacht und ihre Bedienstationen der Serie VisuNet GXP mit optionalen LWL-Schnittstellen (Multimode als auch Singlemode) ausgestattet, welche die Grenzwerte nach IEC60825-1 Laser Klasse 1 erfüllen und somit dem neuesten Stand der Norm, ohne explizite ‚op is‘-Kennzeichnung entsprechen. Der einfache Aufbau besteht aus einer Bedienstation, beispielsweise dem VisuNet GXP mit optionaler LWL-Schnittstelle, dem angeschlossenen LWL-Kabel und einem Media Konverter, für den Übergang auf ein Kupferkabel. Eine weitere Herausforderung im Ex-Bereich besteht darin die Dichtigkeit der einzelnen Schnittstellen zu gewährleisten und den kompletten Aufbau IP-konform zu gestalten.

Eine einfache Durchführung des eckigen LWL-Steckers durch die runden Kabelverschraubungen ist hier schwierig. Gelöst werden kann dies nur mit aufwändigen Spleiß-Vorgängen (verschweißen von zwei Kabelenden) durch Experten, was im engen Anschlussraum kaum möglich ist und somit außerhalb des Gehäuses erfolgen müsste oder mit dem passenden Zubehör. Für die VisuNet GXP Familie bietet Pepperl+Fuchs hier passende Zubehörkabel an, die an die vorkonfigurierte Schnittstelle der Bedienstation angeschlossen werden können. Der mechanische Anschluss wird mit einem LC-Steckverbinder realisiert. Die integrierte Kabelverschraubung sorgt für eine nahtlose Verbindung, sodass der IP66 und der EX-Schutz weiterhin gewährleistet sind. Der aufwendige Spleißvorgang kann somit umgangen werden. Die Steckverbinder werden in einem nächsten Schritt über einen -LC oder -SC Steckverbinder, bei den es sich um die gängigsten Steckverbinder handelt an das installierte LWL-Kabel angeschlossen. Im Beispiel des Multimode Kabels können Distanzen bis zu 550m mit Datenraten von 1GB/s abgebildet werden. Der Übergang zurück auf das Kupferkabel wird durch einen Media Konverter realisiert. Pepperl+Fuchs bietet hier bereits getestete und qualifizierte Konverter an, die die Lichtsignale wieder in elektrische Signale umsetzen. Im Falle von größeren Installationen, können auch passende SFP Module eingesetzt werden, die einen direkten Anschluss an einen Switch ermöglichen. Durch die einzelnen abgestimmten und zertifizierten Komponenten erfolgt eine einfache und schnelle Integration der LWL-Technologie in das vorhandene Netzwerk.

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