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Flexible High-Performance-RJ45-Verkabelungssysteme im Praxistest : Ausgabe 04/2015, 05.03.2015

Extreme Prüfungen erfolgreich bestanden

Ausgezeichnete Übertragungseigenschaften und eine lange Nutzungsdauer bei extremer Beweglichkeit –das sind die Anforderungen, die Maschinenbauer und Automatisierer an Verkabelungssysteme mit flexiblen Leitungen stellen. Auch Hochleistungsnetze für 10-GBit/s-Ethernet müssen diese Anforderungen im Industrial Ethernet erfüllen. igus und Telegärtner bieten eine optimale Verkabelungslösung.

Autor: Andreas Muckes, Marcel Leonhard

Bilder: Igus, Igus, Igus, Telegärtner, Igus

Die Kombination aus chainflex-Leitungen und RJ45-Steckverbindern MFP8 bietet auch nach millionenfachen Bewegungen sehr gut Übertragungseigenschaften. Die von beiden Firmen realisierte Lösung besteht auch härteste Prüfungen mit praxisrelevanten Reserven.

Intensive Prüfungen der Komponenten und der fertigen Lösung

Die Hersteller einer Verkabelungsstrecke prüfen alle einzelnen Komponenten normkonform im Messlabor. Damit der Anwender die Gewähr hat, dass auch die fertig konfektionierte Lösung dauerhaft zuverlässig funktioniert, muss auch diese strengen, praxisrelevanten Prüfungen unterzogen werden. Dies gilt ganz besonders für Lösungen mit flexiblen Leitungen, die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. igus und Telegärtner haben sich daher zusammengeschlossen und in den Laboren beider Unternehmen verschiedene konfektionierte Verkabelungslösungen umfassend geprüft. Der Schwerpunkt lag dabei auf Produktlösungen mit hochflexiblen Leitern für Ethernet- und Profinet-Anwendungen, wie sie in nahezu allen Bereichen der Automatisierungstechnik, in denen grosse Datenmengen schnell und zuverlässig übertragen werden müssen, zunehmend eingesetzt werden.

chainflex: Entwickelt für flexible Anwendungen

chainflex-Leitungen von igus eignen sich von Grund auf für den Einsatz in beweglichen Energiekettensystemen und bewähren sich hier in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen. Geprüft wurde unter anderem die Cat.-6A-Leitung CFBUS.050 mit TPE-Aussenmantel, bei der die Leitungselemente mit einer besonders kurzen Schlaglänge verseilt sind. Der präzise, sehr dicht geflochtene Gesamtschirm und vier Paarschirme bieten einen zuverlässigen und dauerhaften Schutz gegen elektrische Störeinflüsse von Aussen. chainflex-Busleitungen mit PVC- und PUR-Mantel wurden ebenfalls geprüft.

Steckverbinder mit spezieller Aderkontaktierung

Die RJ45-Modularsteckverbinder der MFP8-Serie von Telegärtner zeichnen sich durch eine innovative und besonders zuverlässige Aderkontaktierung aus. Die einzelnen Adern einer Leitung werden bei der Konfektionierung durchdrungen. Die spezielle Piercing-Technik garantiert eine besonders stabile Verbindung mit hervorragenden übertragungstechnischen Werten. Der Stecker ist feldkonfektionierbar und lässt sich selbst unter engen Platzverhältnissen vor Ort ohne Sonderwerkzeug montieren. Die Adern werden in den speziell dimensionierten Kammern zuverlässig und ohne Freiräume fixiert, sodass eine stabile, kraftschlüssige Verbindung mit optimaler Signalübertragung gewährleistet ist.

Die verwendete Technologie des «Insulation Piercing Contact» (IPC) für Aderdurchmesser, die ein marktüblicher RJ45-Crimpsteckverbinder nicht aufnehmen kann, bewährt sich nicht nur in Industrieanwendungen, sondern sorgt auch in Leitungsnetzen der Telekommunikation und in hochwertigen IT-Patchkabeln für eine dauerhaft zuverlässige Kontaktierung. Bei der IPC-Technik werden die feinen Drähte eines Litzenleiters nicht einfach zwischen zwei Schneidklemmen (IDC) eingeklemmt wie bei herkömmlichen Techniken, sondern an drei räumlich versetzten Stellen definiert durchdrungen.

Umfassende Prüfungen weit über den Stand der Norm hinaus

Bei den Prüfungen verständigten sich die beiden Partner auf eine klar definierte Aufgabenteilung. Das igus-Labor hat sich auf Belastungsprüfungen unter mechanischer Bewegung in realen Anwendungen spezialisiert. Auf einer Fläche von 1750 m² laufen dort kontinuierlich bis zu 700 Versuche parallel. Kernstück des hochmodernen Telegärtner-Labors für Steckverbindungen und konfektionierte Verkabelungen ist der Realtime-Re-Embedded-Messaufbau, der die relevanten Parameter nicht nacheinander, sondern gleichzeitig in Echtzeit erfasst und dabei wesentlich genauer arbeitet, als die internationale Normenreihe IEC 60512 zur Messtechnik fordert.

Bei den Prüfungen der hochflexiblen Industrieverkabelungen leisteten beide Unternehmen Pionierarbeit. Die Norm EN 60352 definiert in der aktuell vorliegenden Fassung nur Messvorgaben für Leitungen mit massiven, eindrähtigen Leitern und flexiblen, siebendrähtigen Litzen. Messvorgaben für die in der Automatisierungstechnik benötigten Leitungen mit 19-drähtigen, hochflexiblen Litzenleitern fehlen. Die richtungsweisende Kombination von solchen Litzen der Kategorien 6 und 6A und innovativen Steckverbindern mit IPC-Technik ist als bahnbrechende Technologie dem aktuellen Stand der Normierung voraus.

Praxisrelevanter Prüfungsablauf sichert Qualität

Die konfektionierten Leitungen wurden den für Energieketten typischen linearen Bewegungen mit über einer Million Doppelhüben unterzogen. Anschliessend wurden die übertragungstechnischen Parameter der so beanspruchten Verkabelungssysteme nach den strengen Cat.6A-Spezifikationen bis 500 MHz gemäss ISO/IEC 11801 gemessen. Bei allen Prüflingen wurde dabei eine hervorragende Übertragungsqualität verifiziert. Weder innerhalb der Leitung noch in der Verbindung zum Stecker liessen sich Mängel feststellen.

Abschliessende zerstörende Werkstückprüfungen, bei der die Verbindungen mit Giessharz ausgegossen und für mikroskopische Untersuchungen geschliffen wurden, zeigten ein einwandfreies Kontaktbild: Die Kontaktierung war nach wie vor vollständig gegeben, die Fixierung so fest und zuverlässig wie zu Beginn, und in den Anschlusskammern des Steckverbinders wurde kein Spiel festgestellt. Aufbauend auf den Ergebnissen der Prüfungen mit linearen Bewegungen stand zudem eine Torsionsprüfung mit ±180 °/m an, um die für Roboteranwendungen typischen Bewegungsabläufe zu simulieren.

Ergebnis: Bestens geeignet für Ethernet und Profinet

Die Testresultate zeigen insgesamt, dass sich die Kombination von MFP8-Steckverbindern und chainflex-Busleitungen besonders gut dazu eignet, um in hochflexiblen Leitungssystemen der Automatisierungstechnik ein Höchstmass an Zuverlässigkeit zu garantieren und Ethernet-Verbindungen auch mit höchsten Datenraten bis 10 GBit/s sicherzustellen. Auch nach mehreren Millionen Doppelhüben präsentierten sich die geprüften Verkabelungslösungen ohne erkennbaren Verschleiss und ohne Beeinträchtigung der Signalübertragung. Dies konnte man auch durch andere Versuchsreihen bestätigen.

Die konfektionierten Leitungen entsprechen damit in vollem Umfang den für Ethernet wichtigen Kategorien 6 und 6 A. Auch bei den geringeren Anforderungen der Kategorie 5, die bei Profinet-Anwendungen eine wichtige Rolle spielen, bieten chainflex-Leitungen mit MFP8-Steckverbindern von Telegärtner eine sehr hohe Zuverlässigkeit.

Infoservice


igus Schweiz GmbH
Winkelstrasse 5, 4622 Egerkingen
Tel. 062 388 97 97, Fax 062 388 97 99
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Autoren

Andreas Muckes, Produktmanager chainflex, igus GmbH, DE-Köln

Marcel Leonhard, Product Line Manager DataVoice Copper Systems, Telegärtner Karl Gärtner GmbH, DE-Steinenbronn