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3-2022

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Zeitschrift für Elektro-, Gebäude- und Sicherheitstechnik, Smart Home

Gebäudeautomation

Gebäudeautomation Durchgängige Vernetzung von Gebäuden via Lichtwellenleiter Das aus einem Ethernet-Switch und einer Spleißbox in Reiheneinbaugeräte- Ausführung bestehende Lichtwellenleiter-System passt in Schalttafeln von Zählerschränken gemäß DIN 43880 Autor: Uwe Ackerschott, Competence Center eks Engel FOS GmbH & Co. KG, Wenden eks Engel GmbH & Co. KG info@eks-engel.de www.eks-engel.de Lichtwellenleiter (LWL) ermöglichen eine sichere und leistungsfähige Gebäudeautomatisierung. Zugleich bildet dieses Medium einen zentralen Baustein für smarte Anwendungen, die aus heutiger Sicht vor allem auf einer durchgängigen, IP-basierten Kommunikation via Ethernet beruhen werden. Bis zu 40 Gbit/s und 100 km Mit LWL lassen sich nicht nur Datenraten von bis zu 40 Gbit/s übertragen, sondern auch Entfernungen von 100 km und mehr überbrücken. Zudem wird Licht nicht durch elektrische oder magnetische Störungen beeinflusst, weshalb LWL auch in unmittelbarer Nähe von Energieleitungen oder anderen elektromagnetischen Quellen verlegt werden können, was die Kabelführung vereinfacht. Da die Daten stets über einen elektrischen Isolator übertragen werden, besteht selbst bei Blitzeinschlägen kein Zerstörungsrisiko für die angeschlossenen Geräte. Ferner ist bei LWL, anders als bei Kupferkabeln, keine Erdung bzw. zusätzliche Abschirmung erforderlich. Und auch beim Preis gibt es mittlerweile keine nennenswerten Unterschiede mehr. Anforderungen an die Datenübertragung Unterschiede beachten Während auf der Feldebene eine anlagenabhängige Verkabelung und Kabelführung erforderlich sind, ist auf der Leit- wie auf der Managementebene eine feste Grundinstallation vorhanden. Auch bei der Verarbeitung der Daten gibt es Unterschiede: Auf den beiden oberen Ebenen geht es um große Pakete mit einer hauptsächlich azyklischen Übertragung. Auf der Feldebene handelt es sich dagegen um kleine Datenpakete mit vorwiegend zyklischer Übertragung. Ferner sind auf der Management- und der Leitebene kein Echtzeitverhalten sowie lediglich eine mittlere Netzverfügbarkeit erforderlich. Auf der Feldebene spielen die Datenübertragung in Echtzeit und eine hohe Verfügbarkeit des Netzes indessen eine wichtige Rolle. Optisches System als Problemlöser Dieser Spagat lässt sich mit einer durchgängigen Vernetzung via LWL meistern, wozu auf der Feldebene jedoch robuste Netzwerkgeräte erforderlich sind. Denn klassische IT-Komponenten eignen sich dafür nicht. Mit dem Ethernet-Switch e-light- 100-REG und der Spleißbox FIMP- REG gibt es ein optisches System, das nicht nur rauen Umgebungsbedingungen standhält, sondern zudem – anders als klassische IT- Komponenten – auch in die Schalttafeln von Zählerschränken gemäß DIN 43880 („Installationseinbaugeräte – Hüllmaße und zugehörige Einbaumaße“) passt. Die beiden Geräte, die jeweils sechs Teilungseinheiten breit sind, wurden für den Einsatz in einem Temperaturbereich von -20 °C (Spleißbox) bzw. -30 °C bis +60 °C entwickelt. Außerdem haben sie Schutzart IP20 und sind konform mit DIN VDE 0603 („Installationskleinverteiler und Zählerplätze“). Der Switch erfüllt ferner die Industrienormen für EMV-Festigkeit (EN 61000-6-2, EN 55022) und hat eine Eingangsspannung von 12 bis 60 V DC oder 12 bis 30 V AC, wodurch er flexibel einsetzbar ist. Hohe Datenraten, die Überbrückung großer Entfernungen und extreme Störfestigkeit sind nur einige der Vorteile, die Lichtwellenleiter für die Datenübertragung bieten 28 Haus und Elektronik 3/2022

Gebäudeautomation Mit dem robusten Fast-Ethernet-Switch e-light-100- REG, der mit verschiedenen Port-Kombinationen erhältlich ist, können vielfältige Anwendungen realisiert werden Verschiedene Netztopologien Dies gilt auch hinsichtlich der LWL- Typen und der Anschlusstechnik. Denn der REG-Switch ist sowohl für Single- (SM) und Multimode-Fasern (MM) als auch für Polymere Optical Fiber (POF) erhältlich, die sich über SC- Stecker anschließen lassen. Für SM- und MM-Fasern werden zudem SC-Stecker angeboten, die die BiDi- Technik unterstützen, mit der die Daten über lediglich eine Faser in beide Richtungen übertragen werden können. Für POF-Fasern steht ferner eine crimpfreie und steckerlose Anschlusstechnik mit Klemmverschluss zur Verfügung. Aufgrund der gemäß DIN 43880 genormten Bauform gehen die LWL nicht nach vorne, sondern in einem 90°-Winkel nach unten ab. Mit dem REG-Switch lassen sich Punkt-zu-Punkt-Verbindungen wie auch Stern-, Baum- und Linienstrukturen aufbauen. Beim Einsatz von SM-Fasern können Entfernungen von bis zu 100 km überbrückt werden. Für Distanzen von maximal 5 km bieten MM-Fasern eine – einschließlich aktiver und passiver Komponenten – um rund 30% kostengünstigere Alternative. Und bei Entfernungen von lediglich 50 m können POF-Fasern verwendet werden, die sich leicht anschließen lassen und dadurch einen nochmaligen Preisvorteil bieten. Dagegen erfordert der Anschluss von SM- und MM-Fasern größte Sorgfalt. Zwar gibt es konfektionierte Kabel, die bereits mit Steckern versehen sind und inklusive Dämpfungsprotokoll ausgeliefert werden. Aber das empfiehlt sich nur, wenn die Kabeltrassen gut zugänglich und nicht länger als 300 m sind, denn das Kabel muss sich noch abrollen lassen. Ansonsten sollte ein Fachbetrieb die Stecker vor Ort anbringen und danach die Dämpfungswerte der Kabel messen. Dadurch wird verhindert, dass sie bei der Montage beschädigt werden und die Infrastruktur nicht einwandfrei funktioniert. Frühwarnsystem für LWL-Strecken Allerdings kann die Dämpfung im Laufe der Zeit zunehmen, etwa durch lockere Verbindungselemente, Staub und Schmutz, mechanische Beanspruchung oder Veränderungen der Netztopologie. Um dies rechtzeitig zu erkennen, unterstützt der REG- Switch das Frühwarnsystem Fiber- View, das pro Port das Budget (Differenz aus Sendeleistung und Empfangsempfindlichkeit) der jeweiligen LWL-Strecke permanent überwacht. Mit drei LEDs auf der Frontseite wird nach dem Ampel-Prinzip angezeigt, ob das Budget im grünen, gelben oder roten Bereich liegt. Bei Gelb bewegt es sich gerade noch oberhalb der definierten Systemreserve von 3 dB. Wenn keine bereits mit Steckern versehene LWL verwendet werden, empfiehlt es sich, die Netzwerkgeräte über eine Spleißbox anzubinden. Denn in ihr lassen sich die Fasern sauber einlegen und fixieren. Außerdem kann mit Patchkabeln rangiert werden, deren Austausch nach einem Defekt – anders als die Reparatur einer lockeren oder herausgegangenen Faser – nur wenige Euro kostet. Mit FIMP-REG ist diese zuverlässige Anschlusstechnik jetzt auch in Reiheneinbaugeräte-Ausführung verfügbar. Zudem lässt sich diese Spleißbox, mit der bis zu acht SM- oder MM- Fasern angeschlossen werden können, schnell installieren, da Spleißkamm, Spleißablage, Kupplungen, Pigtails, Zugentlastung und Kabelverschraubung bereits integriert sind. Mit dem REG-Switch, der sowohl mit bis zu fünf optischen (100 BASE-FX) oder elektrischen Ports (100 BASE- TX) als auch in den Kombinationen 2TX/2FX und 4TX/1FX verfügbar ist, lassen sich vielfältige Anwendungen realisieren. Hierzu gehören etwa die Vernetzung einzelner Gebäude oder die Anbindung der Regelungstechnik für Heizung, Lüftung, Klima, Beleuchtung und Energie, bei der der Switch die elektrischen Signale der Anlagen in optische umwandelt und umgekehrt. Da die Kommunikation via Ethernet läuft, können die Daten aus der Feldebene letztlich bis in eine Cloud weitergeleitet werden. Und je mehr Prozesse sich in der virtuellen Welt abbilden lassen, desto effektiver können sie automatisiert, gesteuert und überwacht werden. Ein Beispiel dafür ist Smart Metering, also die intelligente Erfassung des Stromverbrauchs, was bereits heute praktiziert wird. Fazit LWL stellen für die Gebäudeautomatisierung ausreichend Bandbreite zur Verfügung einschließlich Reserven für künftige Anforderungen. Hierzu gehören insbesondere smarte Anwendungen, mit denen die Effizienz des Facility Managements nachhaltig erhöht werden kann. Dafür ist jedoch eine durchgängige IPbasierte Kommunikation via Ethernet erforderlich. Mit dem Switch e-light REG und der Spleißbox FIMP-REG gibt es ein optisches System, das speziell für den Einsatz auf der Feldebene entwickelt wurde. Zudem lassen sich mit ihm die Kosten für die IT-Infrastruktur in Gebäuden deutlich reduzieren. Denn durch die Reiheneinbaugeräte- Ausführung kann es in den dort ohnehin bereits vorhandenen Zählerschränken gemäß DIN 43880 installiert werden. Mit anderen Worten: Es sind keine zusätzlichen IT-Schaltschränke mehr erforderlich. ◄ Die Spleißbox FIMP-REG, die sich schnell installieren lässt, sorgt für einen zuverlässigen Anschluss von Lichtwellenleitern und trägt zu einer Reduzierung der Installationskosten bei Haus und Elektronik 3/2022 29

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