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Lichtwellenleiter Warum Glasfaser eine starke Faser für das IoT ist

| Autor/ Redakteur: André Engel* / Sariana Kunze

In der intelligenten Fabrik sind Maschinen, Produkte und Prozesse miteinander vernetzt. Dabei sind Breitbandverbindungen die Voraussetzung für eine erfolgreiche Umsetzung von IoT-Projekten. Glasfaser bietet sich hierfür statt Kupfer als Lösung an.

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Eine intelligente Glasfaservernetzung ebnet den Weg für die erfolgreiche Umsetzung von IoT-Projekten.
Eine intelligente Glasfaservernetzung ebnet den Weg für die erfolgreiche Umsetzung von IoT-Projekten.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Der eigentliche IoT-Boom (Internet of Things) steht noch bevor. Jedoch realisieren schon jetzt immer mehr Unternehmen aus allen Branchen IoT-Projekte. Das geht zumindest aus der Studie „Internet of Things 2019“ von IDG Research Services und weiterer Kooperationspartner hervor. Von den mehr als 500 befragten Unternehmen aller Größen und Branchen bewerten 51 % die Relevanz des IoT als sehr hoch bis hoch. Auch in den nächsten Jahren werden Unternehmen in IoT-Projekte investieren. Bisher konzentrierten sie sich bei ihren IoT-Projekten mit 28 % primär auf die vernetzte Produktion. In Zukunft rücken Anwendungen im Bereich der Qualitätskontrolle mit 39 % in den Mittelpunkt, gefolgt von Smart Connected Products (35 %) und Logistik (32 %). Der Anteil der vernetzten Produktion soll um 5 % auf 33 % ansteigen [1].

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Glasfaser als Rückgrat der Fabriken der Zukunft

Mit einer Smart Factory sollen Produktionsprozesse nicht nur koordiniert, sondern auch revolutioniert werden: Maschinen, Schnittstellen und Bauteile kommunizieren miteinander, digitale Zwillinge bilden digitale Abbilder von jeder Maschine, jedem Werkzeug oder von jedem zu produzierenden Produkt. In einem solchen vernetzten Produktionsumfeld können Unternehmen ihre freien Produktionskapazitäten auf Abruf anbieten. Da sich so Downtime-Zeiten vermeiden lassen und Kapazitäten voll ausgelastet werden können, tragen IoT-Anwendungen dazu bei, die Produktionskosten zu senken. Voraussetzung für diese intelligente Vernetzung ist eine gut funktionierende IoT-Infrastruktur. Sie bildet das Rückgrat für die Steuerung von Maschinen, Lagersystemen und Betriebsmitteln, die in den Fabriken der Zukunft selbstständig miteinander kommunizieren.

Für Smart Factory von Kupfer zu Glasfaser wechseln

Während Unternehmen in der Vergangenheit überwiegend auf herkömmliche Verkabelungsverfahren mit Kupfer setzten, nutzen Smart Factories für die Anbindung und Steuerung Glasfasernetzwerke. Denn Lichtwellenleiter (LWL) bieten gegenüber Kupferkabeln Vorteile: Sie ermöglichen längere Übertragungsdistanzen und sind unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Einflüssen. Da sie weniger störanfällig sind, lassen sie sich auch in Rohren mit bestehenden Kupfer- oder Stromkabeln verlegen. Kurzschlüsse aufgrund von Wasser sind ausgeschlossen, da in den Glasfasern kein Strom fließt. Somit sind sie für anspruchsvolle und raue Industrieumgebungen geeignet. Auch in geschäftskritischen Umgebungen können LWL-Kabel von Vorteil sein, da sie im Gegensatz zu elektrischen Kabeln nahezu abhörsicher sind. Laut Experten stellen Glasfasernetze deshalb eine gute Lösung für die IoT-Vernetzung dar.

Glasfasertechnik verfügt über fast grenzenlose Übertragungsreserven

Neben ihren hohen Übertragungsgeschwindigkeiten bieten sie die erforderliche Verfügbarkeit, um die Produktionsabläufe zu sichern und die Voraussetzung, die Quality-of-Service-(QoS)-Parameter insbesondere bei nearly-Real-Time-(nRT)-Transaktionen einzuhalten. Mit ihrer Bandbreite übertragen sie Produktions- und Steuerungsdaten (CAM/CIM) zuverlässig über Produktionsstandorte und Lieferketten hinweg. Dabei verfügt die Glasfasertechnik über fast grenzenlose Übertragungsreserven: Sie übermittelt alle bisher bekannten Internet-Anwendungen bis hin zu Cloud-Applikationen, Videokonferenzen oder das Backup ganzer Festplatten in entfernte Datenserver verlust- und störungsfrei.

Fertigungsmaschinen lassen sich zudem über Glasfaser einfach vernetzen, dies gelingt beispielsweise mit dem Modular Link System (TML) von TDE – Trans Data Elektronik. Die TML-Module lassen sich über einen Adapter auf einer Hutschiene integrieren. In dem modularen Baukastensystem des Hutschienen-Verteilermoduls finden wahlweise sechs SC Duplex, sechs LC Quad, sechs LC Duplex, zwölf E2000 oder zwölf ST Kupplungen sowie sechs RJ45 Ports Platz. Dank dieser Flexibilität ist das System für zahlreiche industrielle Anwendungsfelder einsetzbar.

LWL für anspruchsvolle Industrie

Mit solchen Verkabelungslösungen können Netzwerktechniker intelligente Netzwerkverkabelungen schnell und effizient aufbauen. Denn sie passen sich den Bedürfnissen der Fertigungsstraße an und sind dabei energieeffizient. Im Falle notwendiger Umbauten oder Erweiterungen benötigt das System keine Neuinstallation der Verkabelung.

Speziell für raue Umgebungsbedingungen haben die Netzwerkspezialisten von TDE den wetterfesten IP-MPO-Steckverbinder konzipiert. Die nach der Schutzart IP68 zertifizierten LWL-Mehrfaserstecker sind vor Wasser, Verschmutzung und Staub geschützt und halten extremen Temperaturen von -40 °C bis 70 °C stand. Sie sind auch gegenüber chemischen Substanzen widerstandsfähig und eignen sich so für anspruchsvolle Anwendungs­felder in der Industrie. Dank einer intelligenten Netzwerkverkabelung lassen sich alle wichtigen Produktions- und Messdaten in Echtzeit übertragen. Dies soll sich positiv auf die Steuerung der Maschinen auswirken. Laufzeiten lassen sich so optimieren und Prozesse punktgenauer aufeinander abstimmen.

Kunststoffverarbeiter setzt für die Zukunft auf LWL

Am Beispiel des Kunststoffverarbeiters Coko aus Bad Salzuflen wird deutlich, wie eine erfolgreiche Vernetzung von realer und virtueller Welt aussehen kann. Um Steuerung und Handling der eigenen Kunststoffspritzgießmaschinen zu verbessern, hat das Unternehmen Coko diese in sein Netzwerk eingebunden. Erforderlich war hierfür der Aufbau von LWL-Verbindungen der Knotenpunkte sowie mindestens vier Anschlüsse je Maschine und die redundante Auslegung der Verbindungen. Zugleich sollte sich die Installationsdauer auf ein Minimum begrenzen, um die normalen Abläufe bei laufendem Betrieb möglichst wenig zu beeinträchtigen.

Die Wahl des Kunststoffverarbeiters fiel dabei auf das TML-Verkabelungssystem von TDE, da es über geringe Kabeldurchmesser und ein durchgängiges Plug-and-play-System verfügt. Dank der Zusammenfassung der Kabel lässt es sich in einem Schritt installieren und reduzierte so die Trassengröße, da das System aufgrund seiner Packungsdichte Platz im Schrank einspart. Zugleich reduziert sich der Mess- aufwand, da TDE vorab getestete sowie vorkonfektionierte Komponenten liefert. Die Installation umfasst insgesamt 336 CU- und 24 LWL-Ports. Durch die Zusammenfassung der Kabel mussten die Netzwerktechniker lediglich 28 Kupfer- und zwei LWL-Kabel verlegen, um die Portanzahl zu realisieren. Strecken von 10 bis 65 m wurden mit Kupfer, Strecken bis zu 120 m mit Glasfaser verlegt.

Anhand des Beispiels des Kunststoffverarbeiters Coko zeigt sich: IoT-Anwendungen haben das Potenzial, der globalen Wirtschaft nachhaltig zu mehr Wachstum zu verhelfen [2]. Den Weg hierfür ebnet die intelligente Glasfaservernetzung. Sie trägt dazu bei, dass virtuelle und reale Welt weiter zusammenwachsen.

Quellhinweis: [1] Studie Internet of Things 2019, IDG Research Services

[2] GSMA Intelligence: The contribution of IoT to economic growth: Modelling the impact on business productivity, April 2019

* André Engel, Geschäftsführer TDE – Trans Data Elektronik

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