Оптоволоконні кабелі

Кабелі для передачі даних (інформаційні кабелі) - непомітні герої Четвертої промислової революції (Industry 4.0) і цифрових технологій. Без них усе б зупинилося - буквально і фізично. Однак, як типові не першорядної важливості товари з низькою закупівельною вартістю і відносно тривалим терміном поставки, вони ведуть доволі невражаюче існування. Чи є це сумісним з ключовою роллю, яку вони відіграють у створенні заводів майбутнього?

Щоб підготувати свої машини для робіт будь-якої складності, COPERION використовує мережі з резервним кільцем. При виборі правильного волоконно-оптичного кабелю (ВОК) технічні та системні інженери покладаються на досвід HELUKABEL, провідного міжнародного виробника кабелів, дротів і кабельних аксесуарів. Базуючи своє основне виробництво в Штутгарті, компанія COPERION є світовим і технологічним лідером у галузі машин для компаундування та екструзії, а також систем обробки сипучого матеріалу для пластикової, хімічної, харчової та алюмінієвої промисловості. Їхньою основною продукцією є двошнекові екструдери для виробництва пластмас, пропускна здатність яких сягає до 100 тонн на годину. Рівноспрямовані обертові двошнекові екструдери COPERION ZSK, що обертаються, є технічними екструдерами, які найширше використовуються у світовій промисловості пластмас. Компаундування необхідне там, де добавки змішують із пластмасою, щоб оптимізувати специфічні властивості матеріалу. Хоча екструдер є центральним елементом, загалом завод охоплює - від верхнього реактора для полімеризації пластику до бункерів для зберігання однорідної суміші - територію, яка складається з кількох багатоповерхових будівель. І кабельні траси довжиною понад один кілометр на заводі не є рідкістю, що робить їх ідеальними кандидатами для використання волоконно-оптичних кабелів. Велика допустима відстань для передачі даних і властивості оптоволоконних кабелів на довгих відстанях виводять цей кабель на передній план. Для мідних кабелів передачі даних довжина сегмента обмежена 100 метрами. Крім цього, необхідно, щоб повторювачі компенсували загасання.

Отже, простір, який займає машина, часто є визначальним фактором того, який кабель - мідний або волоконно-оптичний, повинен бути використаний, особливо, якщо будуть приєднуватися й інші компоненти, такі як пост-прес, конвеєр або складське обладнання. Загальне правило для кабелів передавання даних в обладнанні та машинах: якщо відбувається обмін даними шиною на великі відстані, тоді необхідно використовувати оптоволоконні кабелі, щоб гарантувати швидке та безпомилкове передавання даних. Той факт, що різниця потенціалів не відіграє жодної ролі у ВОК, є перевагою, особливо в будівництві заводу. Проте, не слід забувати, що екструдери Coperion є лише частиною загального заводу і різниця потенціалів може виникати між іншими компонентами. Така проблема не виникає, якщо передача даних ведеться виключно по ВОК.

Заводи для виробництва, переробки та компаундування пластмас

Волоконно-оптичний кабель - прима кабелів передачі даних

Порівняно з передачею сигналу по мідних дротах, відмітними особливостями волоконно-оптичного кабелю є більша швидкість передавання даних на дуже великі відстані та відсутність перехресних перешкод між сусідніми волокнами. Будучи оптичними провідниками, скляним волокнам не страшні електромагнітні завади, а також вони електромагнітно сумісні (ЕМС) з електричними силовими кабелями, встановленими поруч із ними - якщо, звичайно, ВОК не мають металевої оболонки.

Чистота скловолокна забезпечує неперевершену передачу сигналу, але ціна цьому - з "примою" кабелів даних слід поводитися з великою обережністю. Залежно від радіуса вигину, високі втрати на вигині можуть розвинутися дуже швидко, коли світло відбивається в серцевині від оболонки з низьким показником заломлення. Зокрема, системи ВОК змонтовані на менш досвідчених виробництвах набагато більш схильні до слабшання сигналу. Це відбувається тому, що з'єднувальні елементи є потенційними джерелами виникнення перешкод і загасання.

У той час як прості роз'єми можуть бути використані для швидкого під'єднання мідного кабелю до відповідного обладнання, монтаж ВОК вимагає дорогого обладнання, розробок і досвіду. Вартість інструменту для тестування і роботи з ВОК досягає декількох десятків тисяч євро, саме тому багато клієнтів вважають за краще купувати професійно виготовлену волоконну оптику.

HELUKABEL готовий поставити під замовлення "готовий до використання" ВОК, разом з аксесуарами для підключення з широкого спектра з'єднувачів HELUCOM CONNECTING SYSTEMS®. Залежно від застосування, кабелі приєднані до відповідного розподільника, який без сплайсингу (зрощування) живить волокна оптоволоконного кабелю, кожне з яких закінчується з'єднувачами заводської збірки. І, нарешті, поліамід використовується для герметизації стику між оболонкою кабелю і розподільником, щоб зміцнити типово слабкі місця більш ефективно, ніж термозбіжна плівка, яку зазвичай використовують. У протоколі випробувань надається інформація про спільні втрати в кабелі зі з'єднувачами заводської збірки.

Монтаж

Перевірка кабелю безпосередньо від виробника

Мартін Вурц, електрик та інженер-конструктор великих екструдерів у Coperion, знає про переваги партнерства з HELUKABEL. "Де ми могли б отримати кращу пораду, ніж безпосередньо у самих експертів кабельно-провідникового виробництва? Звичайно, ми повинні вміти чітко сформулювати наші вимоги до ВОК. Але навіть тоді я знаю, що HELUKABEL запропонує оптимальну конфігурацію, і провідний менеджер запитає думку R&D (відділу з розробки та конструювання) в особливих випадках", - сказав він.

HELUKABEL добре підготовлений для вирішення таких окремих випадків. Серія оптоволоконних аксесуарів HELUCOM CONNECTING SYSTEMS® широка і включає в себе дванадцять різних типів розподільників.

"Приємно усвідомлювати, що наш асортимент продукції містить щось особливе для таких, незвичайних ситуацій", - говорить Хорст Мессерер, менеджер HELUKABEL, який спеціалізується на інформаційних, мережевих і bus технологіях. "Деякий час тому, Coperion знадобився ВОК, який повинен був бути поданий через отвір діаметром всього 18 міліметрів. Ми змогли поставити особливо вузький розподільник, а також відповідний компенсатор натягу".

[Цікавий факт: резервне оптичне кільце
Висока надійність подвійного кільця мережі відбувається через фізичну архітектуру двох контр-операційних кілець. Поряд з основним волоконно-оптичним кабельним кільцем є вторинне ВОК кільце, яке передає дані в протилежному напрямку. Під час нормальної роботи, передача даних на резервному кільці перебуває в режимі очікування. Коли абонент або навіть частина системи ВОК виходить з ладу, дані починають передаватися резервним кільцем. Коли передача даних відбувається як в одну, так і в іншу сторону від несправної секції, топологія подвійного кільця стає одним кільцем, і, в цілому, продуктивність мережі підтримуються.]

Детальний вигляд герметизованого розподільника. Він оснащений сумісним гвинтовим з'єднанням для установки в комутаційних коробках HELUKABEL. Крім того, набір може бути використаний повторно після розбирання

Незламна топологія мережі подвійного кільця

В основному Coperion використовує ВОК як мережеві кабелі, які забезпечують максимальну надійність комп'ютерного зв'язку (візуалізації) в екструдері. Від самого початку було відомо, що система управління буде охоплювати велику площу і що необхідно, щоб обрана топологія мережі гарантувала високу доступність машини. Отже, було обрано топологію мережі: оптичне кільце з резервним кільцем для зв'язку між апаратними компонентами екструдерів із високою продуктивністю.

"Вимкнення потужних екструдерів слід уникати в усі часи, особливо в таких сферах, як нафтохімічна промисловість, де витрати на простої екструдера є жахливими. Усе може зупинитися. Тому вибір було зроблено на користь надійності мережі з топологією подвійного оптичного кільця", - пояснює Вурц. На додаток до архітектури, заснованої на надійності подвійного кільця, абоненти підключені до мережі через керовані комутатори. Ці комутатори дають змогу безпосередньо обходити дефектні вузли зв'язку, тож запасне кільце навіть немає необхідності підключати. Це підвищує відмовостійкість і мережа з подвійного кільця здатна впоратися з більш ніж одним вузлом, що вийшов з ладу. Крім того, отримана інфраструктура дає змогу швидкої заміни під час сервісного обслуговування, оскільки всі компоненти мережі можна замінити. "Керовані комутатори захищають мережеві служби в разі відключення окремої абонентської мережі. Надлишкове кільце необхідне тільки як останній засіб в екстремальній ситуації або якщо в самому кільці пошкоджено кабель. Наскільки я знаю, таких випадків із нашими високопотужними екструдерами не було", - пояснює далі 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».

Типова структура компаундера з виробництва сумішей з великим числом наповнювачів. Ці технічні пластмаси широко використовуються в повсякденних продуктах, таких як зубні щітки, пластикові фітинги для автомобільної промисловості, дюбелі та ізоляція кабелів.

Надлишкове кільце дає змогу обійти несправну станцію. У цьому прикладі немає комутаторів між станціями і мережами, щоб обійти виключену станцію. Резервне кільце використовується замість цього, щоб виконати це завдання. Хоча без комутаторів, відмовостійкість зменшується до одного, а мережа не може обійти іншу точку збою

Юнген Бергер - начальник відділу інформаційних, мережевих і bus-технологій