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Lichtwellenleiter-Vernetzung

Komfortable Netzwerke über weite Strecken auch im Ex-Bereich

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Die geschützte optische Strahlung (Ex op pr) wiederum verfolgt das Konzept, Strahlung nicht aus ihrer Einschließung entweichen zu lassen. LWL-Kabel müssen dementsprechend robust ausgelegt sein oder geschützt vor zerstörerischen Einflüssen verlegt werden. Denkbar sind hier zum Beispiel Spleißkassetten. Gehäuse sind so zu konstruieren, dass eine Explosion im Inneren keine Zündung der äußeren Atmosphäre verursacht und auch keine gefährliche Menge an Lichtenergie nach außen treten kann. Damit entspricht diese Methode weitestgehend der im elektrischen Explosionsschutz verbreiteten „druckfesten Kapselung“. Auch spezielle Leitungseinführungen sind nötig. Mangels geeigneter Steckverbinder beschränkt sich diese Zündschutzart tendenziell auf wenige fest installierte Applikationen. Ex op pr macht zwar sogar Leitungslängen bis 4000 m möglich, bietet aber oft nicht genügend Komfort, da kein Hot Swapping möglich ist.

Anders bei Ex op is: Inhärent sichere optische Strahlung bietet die von der elektrischen Eigensicherheit (Ex i) bekannten Vorteile und eignet sich deshalb besonders gut für Glasfaser-Netzwerke. Auch sie basiert auf der Begrenzung der Energie in einem System – konkret also bei der LWL-Vernetzung dem Lichtwellenleiter – im normalen Betrieb und unter gewissen Fehlerbedingungen, etwa bei Übersteuerung eines Senders. Für austretende optische Strahlung gelten die zuvor genannten Grenzwerte. Sollten kritische Parameter einer Anwendung inhärent sicher ausgelegte Technik ausschließen, muss zwangsläufig auf Alternativen wie die geschützte optische Strahlung ausgewichen werden. Andernfalls erhalten Anwender mit einem optischen Netz gemäß Ex op is größtmögliche Flexibilität, weil Leitungen während des Betriebs im Ex-Bereich verbunden und getrennt werden dürfen.

Hot Swapping berücksichtigt Ex-Schutz und funktionale Sicherheit

Durch Hot Swapping können also Installations- und Wartungsarbeiten im Kommunikationsnetz auch in Zone 1 einfach durchgeführt werden. Wichtig ist dies auch deshalb, weil viele Anlagen neben Ex-Schutz-Merkmalen auch Anforderungen der Funktionalen Sicherheit erfüllen müssen. So verlangt der Explosionsschutz bis zu dreijährige Wartungsintervalle, die Bestimmungen zur Funktionalen Sicherheit oft deutlich kürzere Abstände. Oft gilt beispielsweise ein jährlicher Turnus für den Test der Sicherheitskreise, was Hot Swapping zu einem unverzichtbaren Feature machen kann. Sehr komfortabel handhaben lassen sich damit auch Diagnosegeräte sowie mobile Bedien- und Beobachtungssysteme, die an wechselnden Einsatzorten problemlos nach Bedarf angeschlossen und wieder entfernt werden können.

Geeignete Komponenten machen in einem inhärent sicheren LWL-Netz eine Reihe wichtiger Leistungs-, Sicherheits- und Komfortmerkmale moderner Bus-Technologien zugänglich. Zuallererst sind optische Trennstufen erforderlich, und es gibt beispielsweise Trennübertrager für Zone 1, für Zone 2 und für den sicheren Bereich, die neben Punkt-zu-Punkt- oder Linien-Vernetzung auch den Aufbau redundanter Ringstrukturen für unterschiedliche Bustechnologien erlauben. Auch in einen Switch integrierte Trenner können in Frage kommen. Mit Trennern für LWL-Netzwerke lässt sich etwa ein Ethernet-fähiges Remote I/O-System in Zone 1 inhärent sicher betreiben. Ein solches System kann es dann ermöglichen, im Ex-Bereich in einem inhärent sicheren optischen Ethernet beispielsweise via Modbus TCP zu kommunizieren. Dieses Echtzeit-Ethernet-Protokoll bietet sich auch deshalb an, weil es von fast allen Leitsystemen unterstützt wird. Zwar fehlen standardisierte Mechanismen zur Konfiguration, Parametrierung und Diagnose; über spezielle DTM lassen sich Standard-Softwarepakete wie Pactware, Fieldcare oder Fieldmate aber zugänglich machen.

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