Lichtwellenleiter-System für die Gebäudeautomatisierung

Lichtwellenleiter-System für die Gebäudeautomatisierung

Mit dem neuen Lichtwellenleiter-System von EKS Engel, das aus einem Ethernet-Switch und einer Spleißbox in Reiheneinbaugeräte-Ausführung besteht, lassen sich die Kosten für die IT-Infrastruktur in Gebäuden deutlich reduzieren, da es in den dort ohnehin bereits vorhandenen Zählerschränken gemäß DIN43880 installiert werden kann. Mit anderen Worten: Es sind keine zusätzlichen IT-Schaltschränke mehr erforderlich.

 Mit dem robusten Fast-Ethernet-Switch E-Light REG, der mit verschiedenen Port-Kombinationen erhältlich ist, können vielfältige Anwendungen realisiert werden. (Bild: EKS Engel GmbH & Co. KG)

Mit dem robusten Fast-Ethernet-Switch E-Light REG, der mit verschiedenen Port-Kombinationen erhältlich ist, können vielfältige Anwendungen realisiert werden. (Bild: EKS Engel GmbH & Co. KG)


Lichtwellenleiter (LWL) werden in der Gebäudeautomatisierung schon bald eine zentrale Rolle spielen. Denn sie ermöglichen aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften eine sichere und leistungsfähige Datenübertragung von der Management- über die Leit- bis hinunter in die Feldebene. Zugleich bildet dieses Medium einen zentralen Baustein für smarte Anwendungen, die aus heutiger Sicht vor allem auf einer durchgängigen, IP-basierten Kommunikation via Ethernet beruhen werden. Mit LWL lassen sich nicht nur Datenraten von bis zu 40Gbit/s übertragen, sondern auch Entfernungen von 100km und mehr überbrücken. Zudem wird Licht nicht durch elektrische oder magnetische Störungen beeinflusst, weshalb LWL auch in unmittelbarer Nähe von Energieleitungen oder anderen elektromagnetischen Quellen verlegt werden können, was die Kabelführung vereinfacht. Da die Signale stets über einen elektrischen Isolator übertragen werden, besteht selbst bei Blitzeinschlägen kein Zerstörungsrisiko für die angeschlossenen Geräte. Ferner ist bei LWL – anders als bei Kupferkabeln – keine Erdung bzw. zusätzliche Abschirmung erforderlich. Und auch beim Preis gibt es mittlerweile keine nennenswerten Unterschiede mehr.
 Die Spleißbox FIMP-REG, die sich schnell installieren lässt, sorgt für einen zuverlässigen Anschluss von Lichtwellenleitern und trägt zu einer Reduzierung der Betriebskosten bei. (Bild: EKS Engel GmbH & Co. KG)

Die Spleißbox FIMP-REG, die sich schnell installieren lässt, sorgt für einen zuverlässigen Anschluss von Lichtwellenleitern und trägt zu einer Reduzierung der Betriebskosten bei. (Bild: EKS Engel GmbH & Co. KG)

Durchgängige Vernetzung via LWL

Während auf der Feldebene eine anlagenabhängige Verkabelung und Kabelführung erforderlich sind, ist auf der Leit- wie auf der Managementebene eine feste Grundinstallation vorhanden. Auch bei der Verarbeitung der Daten gibt es Unterschiede: Auf den beiden oberen Ebenen geht es um große Pakete mit einer hauptsächlich azyklischen Übertragung. Auf der Feldebene handelt es sich dagegen um kleine Datenpakete mit vorwiegend zyklischer Übertragung. Ferner sind auf der Management- und der Leitebene kein Echtzeitverhalten sowie lediglich eine mittlere Netzverfügbarkeit erforderlich. Auf der Feldebene spielen die Datenübertragung in Echtzeit und eine hohe Verfügbarkeit des Netzes indessen eine wichtige Rolle. Dieser Spagat lässt sich mit einer durchgängigen Vernetzung via LWL meistern, wozu auf der Feldebene jedoch robuste Netzwerkgeräte erforderlich sind. Das eingangs erwähnte neue LWL-System, das aus dem Ethernet-Switch E-Light REG und der Spleißbox FIMP-REG besteht, hält nicht nur rauen Umgebungsbedingungen stand, sondern passt zudem auch in die Schalttafeln von Zählerschränken gemäß DIN43880 (Installationseinbaugeräte – Hüllmaße und zugehörige Einbaumaße) – bisher sind die Netzwerkgeräte auf der Feldebene normalerweise in IT-Schaltschränken untergebracht. Beide Komponenten, die jeweils sechs Teilungseinheiten breit sind, haben einen Temperaturbereich von -40°C bis +55°C, Schutzart IP20 und sind konform mit DIN VDE0603 (Installationskleinverteiler und Zählerplätze). Der Switch erfüllt ferner die Industrienormen für EMV-Festigkeit (EN61000-6-2, EN55022) und hat eine Eingangsspannung von 12 bis 60VDC oder 12 bis 30VAC, wodurch er flexibel einsetzbar ist.

Verschiedene Netztopologien

Dies gilt auch hinsichtlich der LWL-Typen und der Anschlusstechnik. Denn der REG-Switch ist sowohl für Single- (SM) und Multimodefasern (MM) als auch für Polymere Optical Fiber (POF) erhältlich, die sich über SC-Stecker anschließen lassen. Für SM und MM werden zudem SC-Stecker angeboten, die die BiDi-Technik unterstützen, mit der die Daten über lediglich eine Faser in beide Richtungen übertragen werden können. Für POF steht ferner eine crimpfreie und steckerlose Anschlusstechnik mit Klemmverschluss zur Verfügung. Aufgrund der gemäß DIN43880 genormten Bauform gehen die LWL nicht nach vorne, sondern in einem 90-Grad-Winkel nach unten ab. Dadurch ist der Biegeradius geringer und die Kabelkanäle werden weniger stark beansprucht. Zurzeit lassen sich mit dem REG-Switch Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sowie Stern-, Baum- und Linienstrukturen aufbauen. Mit einer managed Variante, die für Sommer 2016 geplant ist, werden auch Ringtopologien möglich sein. Mit SM können Entfernungen von bis zu 100km überbrückt werden. Für Distanzen von maximal 5km bieten MM eine – einschließlich aktiver und passiver Komponenten – um rund 30 Prozent kostengünstigere Alternative. Und bei Entfernungen von lediglich 50m können POF verwendet werden, die sich leicht anschließen lassen und dadurch einen nochmaligen Preisvorteil bieten. Dagegen erfordert der Anschluss von SM und MM größte Sorgfalt. Zwar gibt es Ausführungen, die bereits mit Steckern versehen sind und inklusive Dämpfungsprotokoll ausgeliefert werden. Aber das empfiehlt sich nur, wenn die Kabeltrassen gut zugänglich und nicht länger als 300m sind, denn das Kabel muss sich noch abrollen lassen. Ansonsten sollte ein Fachbetrieb die Stecker vor Ort anbringen und danach die Dämpfungswerte der Kabel messen. Dadurch wird verhindert, dass sie bei der Montage beschädigt werden und die Infrastruktur nicht einwandfrei funktioniert.

Frühwarnsystem für LWL-Strecken

Allerdings kann die Dämpfung im Laufe der Zeit zunehmen, etwa durch lockere Verbindungselemente, Staub und Schmutz, mechanische Beanspruchung oder Veränderungen der Netztopologie. Um dies rechtzeitig zu erkennen, unterstützt der REG-Switch das Frühwarnsystem FiberView, das pro Port das Budget (Differenz aus Sendeleistung und Empfangsempfindlichkeit) der jeweiligen LWL-Strecke permanent überwacht. Mit drei LEDs auf der Frontseite wird nach dem Ampel-Prinzip angezeigt, ob das Budget im grünen, gelben oder roten Bereich liegt. Bei Gelb bewegt es sich gerade noch oberhalb der definierten Systemreserve von 3dB. Da diese Frühwarnstufe zudem über einen potentialfreien Kontakt signalisiert wird, kann sie in Scada-Systemen auch zentral ausgewertet werden. Wenn keine bereits mit Steckern versehene LWL verwendet werden, empfiehlt es sich, die Netzwerkgeräte über eine Spleißbox anzubinden. Denn in ihr lassen sich die Fasern sauber einlegen und fixieren. Außerdem kann mit Patchkabeln rangiert werden, deren Austausch nach einem Defekt – anders als die Reparatur einer lockeren oder herausgegangenen Faser – nur wenige Euro kostet. Mit FIMP-REG gibt es diese zuverlässige Anschlusstechnik jetzt auch in Reiheneinbaugeräte-Ausführung. Zudem lässt sich diese Spleißbox, mit der bis zu zwölf SM oder MM angeschlossen werden können, schnell installieren, da Spleißkamm, Spleißablage, Kupplungen, Pigtails, Zugentlastung und Kabelverschraubung bereits integriert sind. Mit dem REG-Switch, der sowohl mit vier optischen Ports (100 BASE-FX) als auch in Kombination mit Twisted-Pair-Ports (100 BASE-TX) – 2TX/2FX und 4TX/1FX – verfügbar ist, lassen sich vielfältige Anwendungen realisieren. Hierzu gehören etwa die Vernetzung einzelner Gebäude oder die Anbindung der Regelungstechnik für Heizung, Lüftung, Klima, Beleuchtung und Energie, bei der der Switch die elektrischen Signale der Anlagen in optische umwandelt und umgekehrt. Da die Kommunikation via Ethernet läuft, können die Daten aus der Feldebene letztlich bis in eine Cloud weitergeleitet werden. Und je mehr Prozesse sich in der virtuellen Welt abbilden lassen, desto effektiver können sie automatisiert, gesteuert und überwacht werden. Ein Beispiel dafür ist Smart Metering, also die intelligente Erfassung des Stromverbrauchs, was bereits heute praktiziert wird.

Fazit

LWL stellen für die Gebäudeautomatisierung ausreichend Bandbreite zur Verfügung einschließlich Reserven für künftige Aufgaben. Hierzu gehören insbesondere smarte Anwendungen, mit denen die Effizienz des Facility-Managements nachhaltig erhöht werden kann. Dafür ist jedoch eine durchgängige, IP-basierte Kommunikation via Ethernet erforderlich. Mit dem Switch E-Light REG, der dieses Protokoll unterstützt, und der Spleißbox FIMP-REG gibt es jetzt ein neues LWL-System, das aufgrund seiner Reiheneinbaugeräte-Ausführung wirtschaftliche Lösungen auf der Feldebene ermöglicht.

eks Engel GmbH & Co. KG
www.eks-engel.de

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