Intelligenter und robuster werden LANs in raueren Umgebungen ausbauen

Praktisch alles, was wir heute täglich tun, hat mit dem Netz zu tun – sei es der Kauf eines Snacks, das Versenden einer E-Mail oder eine Fahrt in einem Vergnügungspark. Die Verbreitung von digitalen Informationen, drahtlosen Handheld-Geräten und Ethernet in allen Bereichen unseres Lebens bedeutet, dass Verbindungen zu Netzwerken an mehr Stellen als je zuvor erforderlich sind. In den letzten zehn Jahren hat sich die Fertigungsindustrie schnell auf Industrial Ethernet umgestellt, um Informationen für industrielle Automatisierungs- und Steuersysteme bereitzustellen und Fabrikumgebungen in das Unternehmens-LAN zu integrieren. Daher ist es nicht verwunderlich, dass in der Branche eine wachsende Nachfrage nach Netzwerkkabeln, Patchkabeln und Steckern besteht, die auch härteren Bedingungen standhalten.

 

Aber was ist mit Umgebungen, die irgendwo dazwischen liegen – nicht ganz so streng, dass man sie als „industriell“ bezeichnen könnte, die aber dennoch robuster sein müssen als das, was in gewöhnlichen kommerziellen Büroumgebungen vorhanden ist? Die Ausweitung des Netzwerks auf diese Arten von Umgebungen wird häufiger, als man denkt. Da unsere Welt immer digitaler wird, tauchen diese Arten von Umgebungen überall auf und verlangen nach robusten Netzwerkkabeln, Patchkabeln und Steckverbindern, die eine langfristige Netzwerkzuverlässigkeit gewährleisten und verhindern, dass Komponenten aufgrund von Korrosion und Schäden durch eine Vielzahl von Elementen ausgetauscht werden müssen.

Kenntnis der Normen – von MICE bis NEMA

Während die Normen für industrielle Umgebungen zweifellos auf Fabrikhallen, Fertigungsanlagen und Verarbeitungseinrichtungen anwendbar sind, können dieselben Normen auch verwendet werden, um die Art des robusten Kabels und der Konnektivität zu bestimmen, die für diese Zwischenumgebungen erforderlich sind, die nicht so eindeutig als gewerblich oder industriell zu bezeichnen sind. Die internationale Norm ISO/IEC 24702 enthält anwendungsunabhängige Anforderungen für symmetrische Kupfer- und Glasfaserkabelsysteme, die Ethernet-basierte Datenkommunikation in industriellen Umgebungen unterstützen. Die Norm bietet Implementierungsoptionen und Anforderungen für Kabel und Verbindungen, die die Betriebsumgebungen in Industriegebäuden widerspiegeln. ISO/IEC 24702 sowie die vergleichbaren Normen TIA-1005 (USA) und EN 50173-3 (Europa) basieren auf der MICE-Methode zur Klassifizierung von Parametern für Materialien, die für den Aufbau eines industriellen Netzwerks benötigt werden. MICE steht für Mechanical, Ingress, Climatic und Electromagnetic und umfasst drei Stufen von Umweltbelastungen – Stufe 1 für alltägliche Büroumgebungen, Stufe 2 für Leichtindustrie und Stufe 3 für Industrie. Beispielsweise erfordern M3I3C3E3-Umgebungen Netzwerkinfrastrukturkomponenten, die höchsten Vibrationen, Stößen, Zugkräften, Schlägen und Biegungen standhalten können (siehe Tabelle 1).

Tabelle 1: MICE-Parameter

 

Die MICE-Methode wird zwar zur Bestimmung des Härtegrads von Gewerbe, Leichtindustrie und Industrie verwendet, aber selten ist eine Umgebung ausschließlich einer MICE-Klassifizierung zuzuordnen. Darüber hinaus kann eine Verkabelungsstrecke von Punkt A nach Punkt B auf ihrem Weg verschiedene MICE-Klassifizierungen durchlaufen. Konstrukteure, die Verkabelungssysteme in rauen Umgebungen planen, müssen daher ein gutes Verständnis der Umgebung haben und wissen, was die Stufen 1, 2 und 3 für jeden Parameter ausmacht. In einigen Fällen kann die Messung der Umgebung spezielle Geräte erfordern, insbesondere wenn es um die Messung von Vibrationen und elektromagnetischen Störungen geht. Die Normen enthalten MICE-Tabellen, mit deren Hilfe sich feststellen lässt, welche Werte in der betreffenden Umgebung existieren (siehe Tabelle 2). Der Trick bei der Verwendung von MICE-Pegeln zur Bestimmung von Komponenten besteht darin, immer das Worst-Case-Szenario und den Parameter des Worst-Case-Pegels zu berücksichtigen, unabhängig von den anderen Parametern. So kann beispielsweise eine Umgebung, die Flüssigkeiten ausgesetzt ist, als M1I3C1E1 klassifiziert werden. Wenn nur robuste Komponenten verfügbar sind, die M3I3C3E3 entsprechen, müssen diese verwendet werden, unabhängig davon, ob dieser Schutzgrad für alle Parameter erforderlich ist.

 

Tabelle 2: MICE-Klassifikationen

 

Eine weitere auf Normen basierende Einstufung, die für raue Umgebungen in Betracht gezogen werden sollte, ist die Schutzart Tabelle 2: MICE-Klassifizierungen (IP), die vom Europäischen Komitee für elektrotechnische Normung (CENELEC) entwickelt wurde. Die IP-Klassifizierung wird manchmal auch als IP-Code bezeichnet und besteht aus den Buchstaben IP, gefolgt von zwei Ziffern, wobei die erste Ziffer den Schutz gegen Feststoffe (z. B. Staub) und die zweite den Schutz gegen Flüssigkeiten (z. B. Wasser) angibt. Zum Beispiel, wie in Tabelle 3 gezeigt, würde ein IP-Schutzgrad von IP22 den Schutz gegen fingergroße Gegenstände und senkrecht tropfendes Wasser angeben

 

Tabelle 3: IP-Code-Einstufungen

 

 

NEMA 4X-Gehäuse bieten Schutz gegen Staub, Wasser und Korrosion in rauen Umgebungen.

 

Eine der gängigsten IP-Klassifizierungen für robuste Konnektivität in unserer Branche ist IP66/IP67, die einen vollständigen Schutz gegen das Eindringen von Staub und Wasser bietet. Während die IP-Einstufung besonders nützlich ist, um das erforderliche Schutzniveau für nasse, staubige Umgebungen zu bestimmen, ist es wichtig, die übrigen MICE-Parameter zu berücksichtigen, wie z. B. die Fähigkeit, höheren Temperatur- und Feuchtigkeitsbereichen standzuhalten oder die Leistung inmitten höherer elektrostatischer Entladungen (ESD) oder Hochfrequenzstörungen (RFI) zu erhalten.

 

Tabelle 4: NEMA-Gehäusewerte und IP-Äquivalente

 

Es gibt noch eine weitere Norm für Gehäuse, zu denen Schränke, Aufputzkästen, Boden- und Deckenkästen, Verteilerkästen und sogar Gehäuse für Netzwerkgeräte gehören können. Die National Electric Manufacturer Association (NEMA) verwendet ein Standardbewertungssystem für Gehäuse, das die Arten von Umgebungen definiert, in denen sie verwendet werden können. Die NEMA-Einstufungen für Gehäuse haben auch IP-Code-Äquivalente, wie in Tabelle 4 gezeigt, die die gängigsten NEMA-Gehäuse hervorhebt.

Identifizierung der wichtigsten Komponenten – von Kabeln bis zu Steckern

Bei der Auswahl von robusten Kabeln und Anschlüssen müssen sowohl Kupfer- als auch Glasfaserlösungen in Betracht gezogen werden – vor allem, da immer mehr Glasfaserkabel in kommerziellen Rechenzentren und Telekommunikationsräumen verlegt werden, um eine höhere Bandbreite näher an die Steckdose im Arbeitsbereich zu bringen oder um größere Entfernungen zu überbrücken. Auch wenn sich nicht alle MICE-Parameter sowohl auf Kupfer- als auch auf Glasfaserkabel beziehen, zumal Glasfaserkabel immun gegen elektromagnetische Störungen sind, kann die IP66/IP67-Klassifizierung für die Konnektivität leicht auf beide zutreffen, ebenso wie andere mechanische, klimatische und chemische Parameter. Im Allgemeinen sollten robuste Kabel- und Verbindungslösungen für raue Umgebungen Komponenten und Eigenschaften wie die folgenden aufweisen:

• Chemikalienbeständiges thermoplastisches Gehäuse für Anschlüsse – Für Stecker und Steckdosen sollten Materialien verwendet werden, die den größtmöglichen Schutz vor den meisten Lösungsmitteln und gängigen Industriechemikalien bieten.
• Staubschutzkappen für Auslässe – Robuste Staubschutzkappen können unbenutzte Auslässe schützen und Auslässe während der Reinigung abdichten.
• IP67-konforme Kupfer- und Glasfaseranschlüsse – Robuste Steckdosen und modulare Patchkabel mit einer IP66/IP67-konformen Dichtung schützen Stecker und Steckdosenkontakte vor Staub und Feuchtigkeit.
• Geschirmte Twisted-Pair-Verkabelung für Kupfer – Geschirmte Kupferkabel wie F/UTP- und S/FTP-Kabel bieten einen wesentlich höheren Widerstand gegen EMI/RFI.
• Langlebigere Kabelmantelmaterialien – Mantelmaterialien wie Polyurethan und thermoplastische Elastomere bieten eine höhere Zugfestigkeit, eine geringere Temperaturflexibilität und Sprödigkeit sowie eine bessere Reiß-, Abrieb-, Chemikalien- und Feuchtigkeitsbeständigkeit.
• IP44-zertifizierte Frontplatten – Edelstahlfrontplatten mit rückseitigen Dichtungen bieten Schutz vor Feuchtigkeit und Schmutz.
• NEMA 4X-Gehäuse – Gehäuse und Aufputzdosen mit einer NEMA-Einstufung schützen die Anschlusspunkte der robusten Steckdosen.

Der Bedarf an robuster Konnektivität kann sich auch auf Glasfaseranschlüsse in einer Vielzahl von Umgebungen beziehen.

Faceplates aus Edelstahl mit rückseitigen Dichtungen und Staubschutzkappen für unbenutzte Anschlüsse
sind ideal für den Schutz kritischer Netzwerkverbindungen in rauen Umgebungen.

Die beste Wahl treffen – von Hausmannskost bis zu Meeresfrüchte-Platten

Mit der zunehmenden Verbreitung von digitalen Informationen, Handheld-Geräten und Ethernet verlangen Verbraucher und Mitarbeiter überall nach einem jederzeitigen Netzwerk- und Internetzugang sowie nach digitalen Anwendungen, die ihr Leben und ihre Arbeit erleichtern. Folglich müssen Unternehmen ihre Netze auf Orte ausweiten, die in der Vergangenheit ohne Netzverbindungen und drahtlose Dienste auskamen. Da viele der Umgebungen, in denen jetzt Zugang benötigt wird, außerhalb der üblichen kommerziellen Umgebungen liegen, arbeiten Unternehmen mit Herstellern zusammen, die zusätzlich zu den kommerziellen Komponenten auch robuste Kabel und Konnektivität anbieten.

Im Rahmen einer 150 Millionen Dollar teuren Modernisierung des Dodger-Stadions, der 52 Jahre alten Heimstätte der Los Angeles Dodgers und des drittältesten Stadions der Major League Baseball, wurden zahlreiche Verbesserungen vorgenommen, um den Fans ein hochmodernes Erlebnis zu bieten, darunter ein neues hochleistungsfähiges Kupfer- und Glasfaserkabelsystem, das stadionweites WiFi, digitale Anzeigen, IP-basierte Sicherheitssysteme, Kassen, Kioske und Verkaufsstellen unterstützt.

Dodger-Stadion

Im Rahmen der Modernisierung wurden zwei neue Plätze an den Stadioneingängen im linken und rechten Feld eingerichtet. Zwar gibt es überall im Stadion Verpflegungsstände, doch die neuen Bullpen Overlook Bars, Think Blue Bar-B-Que und Tommy Lasorda’s Italian Trattoria auf den neuen Plätzen haben vor und nach dem Spiel die meiste Aufmerksamkeit auf sich gezogen.

Während der Entwurfsphase des Netzwerks arbeitete Ralph Esquibel, der IT-Vizepräsident der Dodgers, mit Siemon zusammen, um festzustellen, welche Produkte die Zuverlässigkeit der LAN-Konnektivität an den Außenstandorten für Lebensmittel und Getränke am besten gewährleisten würden. Aufgrund der potenziell schädlichen Umgebungsfaktoren, die sich negativ auf kommerzielle Komponenten auswirken könnten, wurden Siemon Ruggedized Z-MAX Steckdosen und modulare Kabel der Kategorie 6A mit Schutzart IP66/IP67 für den Einsatz an diesen Standorten ausgewählt.

Siemon Die robusten Z-MAX
Steckdosen und Kabel der Kategorie 6A, abgeschirmt nach IP66/IP67,
, wurden unter
an den Konzessionsständen und Kiosken im Freien des Dodger Stadiums
eingesetzt.

 

Die Ruggedized Z-MAX-Steckverbinder bieten vollständigen Schutz gegen das Eindringen von Staub und kurzzeitigen Schutz gegen das Eindringen von Wasser sowie die Fähigkeit, höheren Temperatur- und Feuchtigkeitsbereichen zu widerstehen. Sie verfügen über einen haltbaren, chemikalienbeständigen, industrietauglichen Thermoplast und ein patentiertes Bajonettdesign mit Vierteldrehung für hervorragenden Schutz. Siemon geschirmte F/UTP-Kabel wurden ebenfalls ausgewählt, um die im Stadion erforderliche Leistung und Störfestigkeit zu gewährleisten.

„Wir wissen nicht, wann wir wieder in der Lage sein werden, diese Art von Investition zu tätigen“, sagt Esquibel. „Wir haben hier eine Menge Technologie, und wir müssen sicherstellen, dass wir sie schützen“.

Trident Meeresfrüchte

Trident Seafoods mit Sitz in Seattle ist das größte Unternehmen für Meeresfrüchte in den USA und verfügt über vertikal integrierte Fischereifahrzeuge und Verarbeitungsbetriebe, die frische, gefrorene, konservierte, geräucherte und verzehrfertige Meeresfrüchte unter verschiedenen Markennamen wie Trident, Louis Kemp und Rubenstein’s herstellen. Als das Unternehmen den Netzwerkzugang auf seine drei Fischtrawler ausweiten wollte, wandte es sich an die robuste Konnektivität von Siemon.

Beginnend mit dem 276-Fuß-Kodiak Enterprise, suchte Trident, um die gesamte Bordnetz zu aktualisieren, um nicht nur bestehende Steuerhaus Kommunikation zu verbessern, sondern auch auf ganze Schiff Wi-Fi für die mehr als 125-Personen-Besatzung, die auf dem Schiff lebt für längere Zeit während der Hochsaison Fischerei bieten. Während der kurzen einmonatigen Trockendockzeit entfernte und ersetzte Cabling & Technology Services (CTS), ein Full-Service-Integrator von Netzwerkinfrastruktursystemen, die gesamte Verkabelungsinfrastruktur des Schiffs.

„Die Verkabelung auf einem Schiff ist aufgrund der beengten Platzverhältnisse, des korrosiven Meerwassers und anderer Umwelteinflüsse eine große Herausforderung“, sagt James Gannon, Service-Projektleiter bei CTS. „Wir mussten überall Verbindungen für den Wi-Fi-Zugang und die Verbindung zu computergesteuerten Verpackungssystemen im Fischverarbeitungsbereich einrichten, der oft vom Boden bis zur Decke nass ist und im Rahmen des Hygieneverfahrens des Unternehmens abgewaschen wird.“

 

Die 276 Fuß lange Kodiak Enterprise von Trident Seafoods ist nur einer der Trawler des Unternehmens
, der Siemon Ruggedized MAX Steckdosen der Schutzart IP66/IP67
verwendet.

 

Auf dem gesamten Schiff wurden erneut Siemon Ruggedized MAX Steckdosen und modulare Kabel der Kategorie 6 (IP66/IP67) eingesetzt, die Schutz gegen das Eindringen von Wasser bieten und den korrosiven Eigenschaften des Seewassers widerstehen, die bei nicht robusten Komponenten zu Ausfällen führen können.

„Trident wollte etwas, das mit Nässe umgehen kann, und Siemon hatte das Produkt“, sagt Gannon. „Während ich Siemon Produkte für viele Projekte in der Vergangenheit verwendet haben, hatte ich nicht ihre robuste Konnektivität vor verwendet. Wir verwenden sie auch in den beiden anderen Fabrikschiffen, der Island Enterprise und der Seattle Enterprise, die beide in diesem Jahr fertiggestellt werden.“

Die Wahl des richtigen Partners – von der Erfahrung bis zur Produktvielfalt

Da die Zahl der rauen Umgebungen, die eine Erweiterung des Unternehmens-LAN darstellen, zunimmt, kennen sich Konstrukteure und Installateure, die Erfahrung mit kommerziellen Umgebungen haben, nicht unbedingt mit Industriestandards aus, wissen nicht, wie MICE-Parameter zu verwenden sind und wissen nicht, auf welche Produktmerkmale zu achten ist. Darüber hinaus sind die auf Normen basierenden Methoden und Parameter zur Bestimmung des Härtegrads und der erforderlichen Komponenten nicht immer eindeutig und trocken.

Während Industriestandards für die Bestimmung von Komponenten auf der Grundlage der Umgebung verwendet werden können, beziehen sie sich oft auf Zwischenumgebungen als „leichte Industrieumgebung“. Dieser Begriff kann verwirrend sein, wenn es sich eindeutig nicht um eine industrielle Umgebung handelt, sondern einfach um eine Erweiterung des kommerziellen LANs in eine rauere Umgebung. Infolgedessen werden bei der Planung dieser Umgebungen nicht immer die „industriellen“ Standards befolgt, was häufig zur Verwendung unzureichender Komponenten und zu Netzwerkausfällen führt.

Erfahrung ist bei der Entwicklung für diese Umgebungen von großer Bedeutung. Beispielsweise wissen Konstrukteure, die Erfahrung mit dem Einsatz von Netzwerken in industriellen und rauen Umgebungen haben, dass eine Induktionserwärmung im Umkreis von etwa drei Metern um eine Komponente eine E3-Klassifizierung erfordern kann, während eine Leuchtstoffröhrenbeleuchtung, die nur wenige Meter entfernt ist, kaum Auswirkungen hat und nur eine E1-Klassifizierung erfordert.

Eine weitere Überlegung bei der Auswahl von robusten Kabeln und Anschlüssen ist eine große Auswahl an Kupfer- und Glasfasertypen in verschiedenen Leistungsstufen. Die meisten Hersteller von industriellen/robusten Komponenten bieten bestenfalls Kupferkabel der Kategorie 6 und viele nur der Kategorie 5e an. Darüber hinaus bieten nur wenige die neuesten Glasfaserkabel und -anschlüsse in robusten Versionen an. Dies könnte durchaus daran liegen, dass viele industrielle Systeme nicht die höhere Bandbreite benötigen, die mit Kategorie 6A und Glasfaser verbunden ist. Da jedoch immer mehr LANs in raueren Umgebungen eingesetzt werden, müssen die Entwickler das gleiche Leistungsniveau wie im übrigen Unternehmens-LAN beibehalten. Die Wahl eines Herstellers, der robuste Kupfer- und Glasfaserkabel mit der gleichen Kupfer- und Glasfaserleistung wie das übrige LAN anbietet, verhindert, dass die Verbindungen in anspruchsvolleren Umgebungen Kompromisse bei Bandbreite und Leistung eingehen müssen.

Kommerzielle Konstrukteure, die nur wenig Erfahrung mit der Planung von Kabeln und Anschlüssen für raue Umgebungen haben, sollten eng mit Kabel- und Anschlussherstellern zusammenarbeiten, die sich mit den Normen und Spezifikationen auskennen, die neuesten robusten Kupfer- und Glasfaserkomponenten anbieten und Erfahrung mit der Bestimmung der erforderlichen Kabel- und Anschlusstypen auf der Grundlage einer Vielzahl von Umweltfaktoren haben.

Rev. B 2/19