In den letzten zehn Jahren haben wir viel über das Internet der Dinge (IoT) gehört und darüber, wie es unser tägliches Leben verändern wird. Obwohl das IoT zu einem überstrapazierten und oft falsch verwendeten Begriff geworden ist, kann niemand die wachsende Zahl der angeschlossenen „Dinge“ leugnen, die Daten über das Internetprotokoll (IP) über Ethernet-basierte Netzwerke sammeln und übertragen. Dies geschieht auch in der industriellen Umgebung mit der Verbreitung von Industrial Ethernet und immer mehr angeschlossenen industriellen Geräten und Maschinen zur Unterstützung der Überwachung, Steuerung, Kontrolle und Erfassung von Echtzeit-Produktionsdaten. Infolgedessen hören wir jetzt auch viel über das industrielle IoT (IIoT) und wie es die Fertigungsindustrie verändern wird.
IoT und IIoT beziehen sich zwar beide auf das Konzept von Geräten, die über IP kommunizieren, und sie haben einige gemeinsame Anschlussschnittstellen und Intelligenz, sind aber in Bezug auf ihren primären Einsatz und ihr Ziel recht unterschiedlich. Das IoT bezieht sich in erster Linie auf kommerzielle Anwendungen, die von Verbrauchern und Endnutzern verwendet werden, wobei der Schwerpunkt auf alltäglichen Systemen liegt, die Geschäftsanforderungen, Kommunikation, Sicherheit, Gesundheit und Wohlbefinden unterstützen, mit dem vorrangigen Ziel, die Geschäftsergebnisse und das tägliche Leben zu verbessern. Im Gegensatz dazu bezieht sich das IIoT in erster Linie auf industrielle Anwendungen, die von Maschinen und Produktionsanlagen genutzt werden, wobei der Schwerpunkt auf der automatischen Steuerung und Überwachung liegt, um die Effizienz zu verbessern, die Produktivität zu maximieren und den Betrieb zu optimieren.
Es gibt weitere wichtige Unterschiede zwischen IoT- und IIoT-Netzwerken, darunter die Anforderungen von Ethernet-Anwendungen (z. B. Kollisionserkennung im Vergleich zu deterministischem Echtzeit-Ethernet) und Topologievariationen, aber einer der meistdiskutierten Unterschiede sind die Umweltfaktoren, denen diese Netzwerke ausgesetzt sind. Dazu gehören potenzielle mechanische Kräfte (z. B. Quetschungen und Vibrationen), das Eindringen von Flüssigkeiten und Staub, chemische oder klimatische Probleme (z. B. Temperatur und ätzende Lösungsmittel) und elektromagnetische Störungen (EMI). Während industrielle Umgebungen und IIoT-Geräte am häufigsten mit diesen Faktoren in Verbindung gebracht werden, bedeutet die Verbreitung des IoT, dass sich Geräte, die über handelsübliches Ethernet kommunizieren, auch in unversöhnlicheren Umgebungen als je zuvor befinden können. Ganz gleich, ob es sich um Kassenautomaten in Außengastronomiebetrieben, Wi-Fi-Zugangspunkte in einem wissenschaftlichen Labor, Sicherheitskameras in einem Jachthafen oder medizinische Geräte in einem Operationssaal handelt, die für den Verbindungsaufbau verwendeten Kabel und Steckverbinder können ebenfalls gefährdet sein. Das bedeutet, dass viele der für das IIoT erforderlichen Kabel- und Konnektivitätsmerkmale auch für das IoT erforderlich sein können.
Glücklicherweise gibt es Industriestandards, die diese Umgebungsfaktoren mithilfe der MICE-Klassifizierungsmethode (Mechanical, Ingress, Climatic and Electromagnetic) betrachten und jeden dieser Faktoren in verschiedenen Härtegraden berücksichtigen, darunter Level 1 für alltägliche kommerzielle Büroumgebungen, Level 2 für Leichtindustrie und Level 3 für Industrie. Die MICE-Parameter können bei der Auswahl von Kabeln und Steckern für IoT- und IIoT-Verbindungen hilfreich sein. Werfen wir einen Blick auf einige Merkmale zur Erfüllung verschiedener MICE-Parameter.
Versiegelt für Ingress Protection
Steckverbinder sind in unnachgiebigen Umgebungen von großer Bedeutung, da sie eine Quelle des Eindringens sein können. Wenn Staub und Flüssigkeiten in die Netzwerkverbindungen eindringen, können die Kontakte in Buchsen und Steckern korrodieren und die Verbindung nicht mehr aufrechterhalten. Denken Sie zum Beispiel an einen Operationssaal in einem Krankenhaus, wo mobile Herzmonitore, Beatmungsgeräte und andere Maschinen hineingerollt werden. Lösungsmittel, die zur Desinfektion der Umgebung verwendet werden, können in ungeschützte Geräteanschlüsse eindringen und im Laufe der Zeit zu Fehlfunktionen dieser Anschlüsse führen, was in dieser Umgebung katastrophale Folgen haben kann.
Ingress bezieht sich nicht nur auf Flüssigkeiten. Das „I“ in den normenbasierten MICE-Parametern bezieht sich auch auf Partikel (d. h. Staub und Schutt) und klassifiziert das Schutzniveau auf der Grundlage des maximalen Durchmessers eines Partikels. In einer gewerblichen Umgebung der Stufe 1 ist beispielsweise ein maximaler Partikeldurchmesser von 12,5 Millimetern zulässig, während in Umgebungen der Stufen 2 und 3 ein maximaler Durchmesser von 50 Mikrometern erlaubt ist. Eine auf Normen basierende Einstufung, die für unnachgiebige Umgebungen in Betracht gezogen werden sollte, ist die Schutzart (IP), die vom Europäischen Komitee für elektrotechnische Normung (CENELEC) entwickelt wurde. Die manchmal auch als IP-Code bezeichnete IP-Einstufung besteht aus den Buchstaben „IP“, gefolgt von zwei Ziffern – die erste Ziffer steht für den Schutz gegen Feststoffe (z. B. Staub), die zweite für den Schutz gegen Flüssigkeiten (z. B. Wasser). Eine gängige IP-Klassifizierung für robuste Netzwerkkonnektivität ist IP67, die vollständigen Schutz gegen das Eindringen von Staub und Wasser bietet.
Es ist nicht immer nur die Schnittstelle zwischen Steckdose und Stecker, die berücksichtigt werden muss, wenn es um den Schutz vor Feuchtigkeit geht. Frontplatten aus Edelstahl der Schutzart IP44 mit rückseitigen Dichtungen bieten eine schützende Abdichtung, die das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in den Raum hinter der Wand verhindert, in dem die Steckdosen an das Kabel angeschlossen sind. Beachten Sie, dass Anschlüsse, die sich innerhalb von Gehäusen befinden, möglicherweise keinen zusätzlichen Vorsprung und eine IP67-Einstufung benötigen, aber das Gehäuse selbst muss möglicherweise Schutz bieten. Die National Electrical Manufacturers Association (NEMA) verwendet ein Standardbewertungssystem für Gehäuse, das IP-Code-Äquivalente enthält. Ein NEMA 4X-Gehäuse entspricht zum Beispiel der Schutzart IP66.
| Schutz gegen Feststoffe | ||
| 0 | Kein besonderer Schutz | |
| 1 | >50 mm | Geschützt gegen Gegenstände, die größer als 50 mm sind (z. B. versehentliche Berührung durch die Oberfläche der menschlichen Hände) |
| 2 | >12,5 mm | Geschützt gegen feste Gegenstände, die größer als 12 mm sind (d. h. die Größe eines menschlichen Fingers) |
| 3 | >2,5 mm | Geschützt gegen feste Gegenstände größer als 2,5 mm (z. B. Werkzeuge, dicke Drähte) |
| 4 | >1 mm | Geschützt gegen feste Gegenstände, die größer als 1 mm sind (z. B. die meisten Drähte, Schrauben, Büroklammern) |
| 5 | Staubgeschützt | Geschützt gegen begrenztes Eindringen von Staub (z. B. Schutz gegen Berührung, aber keine schädliche Ablagerung von Staub) |
| 6 | Staubdicht | Vollständig gegen Staub geschützt |
| Schutz gegen Flüssigkeiten | ||
| 0 | Kein besonderer Schutz | |
| 1 | Tropfendes Wasser | Senkrecht fallende Tropfen haben keine schädliche Wirkung |
| 2 | Tropfendes Wasser mit 15 Grad Neigung | Senkrecht fallende Tropfen haben keine schädliche Wirkung, wenn das Gehäuse um 15 Grad nach oben geneigt ist. |
| 3 | Sprühendes Wasser | Wasser, das in einem beliebigen Winkel bis zu 60 Grad aus der Senkrechten spritzt, hat keine schädliche Wirkung. |
| 4 | Sprühendes Wasser | Wasser, das aus allen Richtungen spritzt, hat keine schädliche Wirkung. |
| 5 | Wasserstrahl | Wasserstrahl (12,5 mm Düse) aus jeder Richtung hat keine schädliche Wirkung |
| 6 | Eintauchen bis zu 1 m | Das Eintauchen in Wasser unter definierten Druck- und Zeitbedingungen (bis zu 1 m) hat keine schädlichen Auswirkungen. |
| 7 | Eintauchen über 1 m | Kontinuierliches Eintauchen gemäß den Angaben des Herstellers hat keine schädlichen Auswirkungen. Normalerweise hermetisch verschlossen. |
