Оптоволоконные кабели – хайвеи (магистрали) сетевой промышленности

Оптоволоконные кабели

Кабели для передачи данных (информационные кабели) – незаметные герои Четвертой промышленной революции (Industry 4.0) и цифровых технологий. Без них все бы остановилось - буквально и физически. Однако, как типичные не первостепенной важности товары с низкой закупочной стоимостью и относительно длительным сроком поставки, они ведут довольно невпечатляющее существование. Является ли это совместимым с ключевой ролью, которую они играют в созданиях заводов будущего?

Чтобы подготовить свои машины для работ любой сложности, COPERION использует сети с резервным кольцом. При выборе правильного волоконно-оптического кабеля (ВОК) технические и системные инженеры полагаются на опыт HELUKABEL, ведущего международного производителя кабелей, проводов и кабельных аксессуаров. Базирующая свое основное производство в Штутгарте, компания COPERION является мировым и технологичным лидером в области машин для компаундирования и экструзии, а также систем обработки сыпучего материала для пластиковой, химической, пищевой и алюминиевой промышленности. Их основной продукцией являются двухшнековые экструдеры для производства пластмасс, пропускная способность которых достигает до 100 тонн в час. Равнонаправленные вращающиеся двухшнековые экструдеры COPERION ZSK являются наиболее широко используемыми техническими экструдерами в мировой промышленности пластмасс. Компаундирование необходимо там, где добавки смешивают с пластмассой, что бы оптимизировать специфические свойства материала. Хотя экструдер является центральным элементом, в целом завод охватывает – от верхнего реактора для полимеризации пластика до бункеров для хранения однородной смеси - область, состоящую из нескольких многоэтажных зданий. И кабельные трассы длинной более одного километра на заводе не являются редкостью, что делает их идеальными кандидатами для использования волоконно-оптических кабелей. Большое допустимое расстояние для передачи данных и свойства оптоволоконных кабелей на длинных расстояниях выводят этот кабель на передний план. Для медных кабелей передачи данных длина сегмента ограничена 100 метрами. Помимо этого, необходимо, чтобы повторители компенсировали затухание.

Следовательно, пространство, занимаемое машиной, часто является определяющим фактором того, какой кабель - медный или волоконно-оптический, должен быть использован, особенно, если будут подсоединяться и другие компоненты, такие как пост-пресс, конвейер или складское оборудование. Общее правило для кабелей передачи данных в оборудовании и машинах: если происходит обмен данными по шине на большие расстояния, тогда необходимо использовать оптоволонные кабели, чтобы гарантировать быструю и безошибочную передачу данных. Тот факт, что разность потенциалов не играет никакой роли в ВОК, является преимуществом, особенно в строительстве завода. Тем не менее, не следует забывать, что экструдеры Coperion являются лишь частью общего завода и разность потенциалов может возникать между другими компонентами. Такая проблема не возникает, если передача данных ведется исключительно по ВОК.

Заводы для производства, переработки и компаундирования пластмасс

Волоконно-оптический кабель - прима кабелей передачи данных

По сравнению передачей сигнала по медным проводам, отличительными особенностями волоконно-оптического кабеля являются превосходящая скорость передачи данных на очень большие расстояния и отсутствие перекрестных помех между соседними волокнами. Будучи оптическими проводниками, стеклянным волокнам не страшны электромагнитные помехи, а также они электромагнитно совместимые (ЭМС) с электрическими силовыми кабелями, установленными рядом с ними – если, конечно, ВОК не имеют металлическую оболочку.

Чистота стекловолокна обеспечивает непревзойденную передачу сигнала, но цена этому - с «примой» кабелей данных следует обращаться с большой осторожностью. В зависимости от радиуса изгиба, высокие потери на изгибе могут развиться очень быстро, когда свет отражается в сердцевине от оболочки с низким показателем преломления. В частности, системы ВОК смонтированные на менее опытных производствах гораздо более склонны к ослабеванию сигнала. Это происходит потому, что соединительные элементы являются потенциальными источниками возникновения помех и затухания.

В то время как простые разъемы могут быть использованы для быстрого подключения медного кабеля к соответствующему оборудованию, монтаж ВОК требует дорогостоящего оборудования, разработок и опыта. Стоимость инструмента для тестирования и работы с ВОК достигает нескольких десятков тысяч евро, именно поэтому многие клиенты предпочитают покупать профессионально изготовленную волоконную оптику.

HELUKABEL готов поставить под заказ «готовый к использованию» ВОК, вместе с аксессуарами для подключения из широкого спектра соединителей HELUCOM CONNECTING SYSTEMS®. В зависимости от применения, кабели подсоединены к подходящему распределителю, который без сплайсинга (сращивания) питает волокна оптоволоконного кабеля, каждое из которых оканчивается соединителями заводской сборки. И, наконец, полиамид используется для герметизации стыка между оболочкой кабеля и распределителем, чтобы укрепить типично слабые места более эффективно, чем обычно используемая в термоусадочная пленка. В протоколе испытаний предоставляется информация о совместных потерях в кабеле с соединителями заводской сборки.

Монтаж

Проверка кабеля непосредственно от производителя

Мартин Вурц, электрик и инженер-конструктор больших экструдеров в Coperion, знает о преимуществах партнерства с HELUKABEL. «Где мы могли бы получить лучший совет, чем непосредственно у самих экспертов кабельно-проводникового производства? Конечно, мы должны уметь четко сформулировать наши требования к ВОК. Но даже тогда я знаю, что HELUKABEL предложит оптимальную конфигурацию и ведущий менеджер спросит мнение R&D (отдела по разработке и конструированию) в особых случаях», - сказал он.

HELUKABEL хорошо подготовлен для решения таких частных случаев. Серия оптоволоконных аксессуаров HELUCOM CONNECTING SYSTEMS® обширна и включает в себя двенадцать различных типов распределителей.

«Приятно осознавать, что наш ассортимент продукции содержит что-то особенное для таких, выходящих из ряда вон, ситуаций», - говорит Хорст Мессерер, менеджер HELUKABEL специализирующийся на информационных, сетевых и bus технологиях. «Некоторое время назад, Coperion понадобился ВОК, который должен был быть подан через отверстие диаметром всего 18 миллиметров. Мы смогли поставить особенно узкий распределитель, а также соответствующий компенсатор натяжения».

[Интересный факт: резервное оптическое кольцо
Высокая надежность двойного кольца сети происходит из-за физической архитектуры двух контр-операционных колец. Наряду с основным волоконно-оптическим кабельным кольцом есть вторичное ВОК кольцо, которое передает данные в противоположном направлении. Во время нормальной работы, передача данных на резервном кольце находится в режиме ожидания. Когда абонент или даже часть системы ВОК выходит из строя, данные начинают передаваться по резервному кольцу. Когда передача данных происходит как в одну, так и в другую сторону от неисправной секции, топология двойного кольца становится одним кольцом, и, в целом, производительность сети поддерживаются.]

Детальный вид герметизированного распределителя. Он оснащен совместимым винтовым соединением для установки в коммутационных коробках HELUKABEL. Кроме того, набор может быть использован повторно после разборки

Несокрушимая топология сети двойного кольца

В основном Coperion использует ВОК в качестве сетевых кабелей, которые обеспечивают максимальную надежность компьютерной связи (визуализации) в экструдере. С самого начала было известно, что система управления будет охватывать большую площадь и что необходимо, чтобы выбранная топология сети гарантировала высокую доступность машины. Следовательно, была выбрана топология сети: оптическое кольцо с резервным кольцом для связи между аппаратными компонентами экструдеров с высокой производительностью.

«Отключения мощных экструдеров следует избегать во все времена, особенно в таких сферах, как нефтехимическая промышленность, где затраты на простои экструдера являются ужасающими. Все может остановиться. Поэтому выбор был сделан в пользу надежности сети с топологией двойного оптического кольца», - объясняет Вурц. В дополнении к архитектуре, основанной на надежности двойного кольца, абоненты подключены к сети через управляемые коммутаторы. Эти коммутаторы позволяют напрямую обходить дефектные узлы связи, так что запасное кольцо даже нет необходимости подключать. Это повышает отказоустойчивость и сеть из двойного кольца способна справиться с более чем одним вышедшим из строя узлом. Кроме того, полученная инфраструктура позволяет быструю замену при сервисном обслуживании, так как все компоненты сети заменяемы. «Управляемые коммутаторы защищают сетевые службы в случае отключения отдельной абонентской сети. Избыточное кольцо необходимо только в качестве последнего средства в экстремальной ситуации или если в самом кольце поврежден кабель. Насколько я знаю, таких случаев с нашими высокомощными экструдерами не было», - объясняет далее Вурц.

Экструдеры высокой емкости можно найти во всем мире, но особенно в развивающихся странах, где условие работы является чрезвычайно жестким. Нефтехимическая промышленность, например, базируется там, где есть сырье. Вурц: «Я никогда не слышал о каких-либо инцидентах, когда скорость передачи данных через оптоволоконные сети близилась своими пределами, что демонстрирует надежность сетей на базе ВОК».


Типичная структура компаундера по производству смесей с большим числом наполнителей. Эти технические пластмассы широко используются в повседневных продуктах, таких как зубные щетки, пластиковые фитинги для автомобильной промышленности, дюбеля и изоляция кабелей


Избыточное кольцо позволяет обойти неисправную станцию. В этом примере нет коммутаторов между станциями и сетями, что бы обойти исключенную станцию. Резервное кольцо используется вместо этого, что бы выполнить эту задачу. Хотя без коммутаторов, отказоустойчивость уменьшается до одного, а сеть не может обойти другую точку сбоя


Юнген Бергер
начальник отдела информационных, сетевых и bus-технологий

Google+

Вернуться к перечню статей