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Das Technologie-Magazin von HARTING<br />
12<br />
INNOVATIONS BUILD NEW MARKETS<br />
PROF. DR. BULLINGER: VORSPRUNG DURCH INNOVATION _ PARTNER FÜR INNOVATION _ SWITCH-TECHNOLOGIE _<br />
IN-BETWEEN ETHERNET SWITCH ESC 67-30 _ BÜRO- UND INDUSTRIENETZWERKE WACHSEN ZUSAMMEN _ KOOPERATION<br />
LPKF UND HARTING _ APPLIED TECHNOLOGIES _ KEINE HALBEN SACHEN _ ROBUSTE ETHERNET-TECHNOLOGIE<br />
FÜR SAUBERES WASSER _ WINDENERGIEANLAGEN SEHEN DAS LICHT _ VERBINDUNGEN ZUVERLÄSSIG WIE STAHL _<br />
SIEMON UND HARTING ARBEITEN GEMEINSAM _ OBSAI _ BAHNFUNKSYSTEME _ CERN WÄHLT HAN-CONNECTORS _<br />
AUTOMATISIERTE GEPÄCKABFERTIGUNG _ HAN-MODULAR-TECHNIK IN ZUGKUPPLUNGEN _ ÜBERZEUGENDE<br />
ARGUMENTE _ HARTING MESSEPRÄSENZ 2004 _ PICMG-AMC<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
PROF. DR. BULLINGER: VORSPRUNG DURCH INNOVATION _ PARTNER FÜR INNOVATION _ SWITCH-TECHNOLOGIE _<br />
IN-BETWEEN ETHERNET SWITCH ESC 67-30 _ BÜRO- UND INDUSTRIENETZWERKE WACHSEN ZUSAMMEN _ KOOPERATION<br />
LPKF UND HARTING _ APPLIED TECHNOLOGIES _ KEINE HALBEN SACHEN _ ROBUSTE ETHERNET-TECHNOLOGIE<br />
FÜR SAUBERES WASSER _ WINDENERGIEANLAGEN SEHEN DAS LICHT _ VERBINDUNGEN ZUVERLÄSSIG WIE STAHL _<br />
SIEMON UND HARTING ARBEITEN GEMEINSAM _ OBSAI _ BAHNFUNKSYSTEME _ CERN WÄHLT HAN-CONNECTORS _<br />
AUTOMATISIERTE GEPÄCKABFERTIGUNG _ HAN-MODULAR-TECHNIK IN ZUGKUPPLUNGEN _ ÜBERZEUGENDE<br />
ARGUMENTE _ HARTING MESSEPRÄSENZ 2004 _ PICMG-AMC<br />
HARTING tec.News 12-I-2004<br />
Das Technologie-Magazin von HARTING<br />
12<br />
INNOVATIONS BUILD NEW MARKETS<br />
INNOVATIONS BUILD NEW MARKETS<br />
Die zwölfte Ausgabe unseres Technologiemagazins<br />
tec.News widmet sich <strong>de</strong>r Nutzung von Innovationen in<br />
konkreten Kun<strong>de</strong>napplikationen. Folgerichtig heißt <strong>de</strong>r<br />
Titel „Innovations build new Markets“. Der Bogen <strong>de</strong>r<br />
betrachteten Anwendungsfel<strong>de</strong>r reicht von Stahlwerken<br />
und Wasseraufbereitungsanlagen über Lösungen für die<br />
Fabrikautomatisierung sowie <strong>de</strong>n Übergang <strong>de</strong>r Büro- in<br />
die Produktionsebene bis hin zu Beispielen aus <strong>de</strong>r Bahntechnik<br />
und <strong>de</strong>r Telekommunikation. Des Weiteren wer<strong>de</strong>n<br />
auch Themen wie die Win<strong>de</strong>nergie, Ansätze im Mikrotechnologie-Bereich<br />
und das Design und die Verarbeitung von<br />
Leiterplatten vorgestellt. Neben einem Einblick in das Für<br />
und Wi<strong>de</strong>r <strong>de</strong>r Switch-Technologie im Industrial Ethernet<br />
run<strong>de</strong>n wir unser Magazin mit einer Darstellung unserer<br />
Kompetenzen im Werkzeug- und Son<strong>de</strong>rmaschinenbau<br />
ab.<br />
Beson<strong>de</strong>rs erfreulich ist, dass Prof. Dr.-Ing. Hans-Jörg<br />
Bullinger, <strong>de</strong>r Präsi<strong>de</strong>nt <strong>de</strong>r Fraunhofer-Gesellschaft, in<br />
seinem Gastbeitrag „Vorsprung durch Innovation“ eine<br />
neue Innovationskultur for<strong>de</strong>rt. Als Gesprächspartner <strong>de</strong>s<br />
Bun<strong>de</strong>skanzlers Gerhard Schrö<strong>de</strong>r diskutieren Prof. Bullinger<br />
und Dietmar Harting neben vielen weiteren Akteuren<br />
aus Politik, Wirtschaft und Verbän<strong>de</strong>n seit Anfang 2004<br />
über angemessene Rahmenbedingungen zur kontinuierlichen<br />
Schaffung von Innovationen.<br />
Das Thema <strong>de</strong>r Innovationen – d.h. „unser Thema“ – ist also<br />
aktueller <strong>de</strong>nn je.<br />
W. Pa<strong>de</strong>cken<br />
Chefredakteur<br />
2<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Inhalt<br />
Inhalt<br />
EDITORIAL<br />
Innovations build new Markets _4<br />
GASTBEITRAG<br />
Vorsprung durch Innovation _6<br />
TECHNOLOGIE<br />
Partner für Innovation beraten <strong>de</strong>n Bun<strong>de</strong>skanzler: Dietmar Harting nimmt am Innovationsgipfel teil _10<br />
Switch-Technologie: Das Patentrezept für Ethernet in <strong>de</strong>r Industrie _16<br />
Robuste Ethernet-Technologie für sauberes Wasser _22<br />
Eine durchführen<strong>de</strong> Verbindung: In-between Ethernet Switch ESC 67-30 _24<br />
Büro- und Industrienetzwerke wachsen zusammen _42<br />
Erfolgreich im Kleinen und Feinen: Micro Packaging-Lösungen von <strong>harting</strong> wer<strong>de</strong>n durch eine Kooperation mit LPKF gestärkt _46<br />
Keine halben Sachen _48<br />
Applied Technologies – Wege in die Zukunft _53<br />
INTERNATIONAL<br />
Siemon und <strong>harting</strong> arbeiten gemeinsam an Fabrikautomatisierungs-Lösung _12<br />
Verbindungen zuverlässig wie Stahl _14<br />
OBSAI bereitet <strong>de</strong>n Weg für offene Spezifikationen bei Base Station-Modulen _26<br />
Bedienungs- und wartungsfreundliche Bahnfunk-Systeme _32<br />
Han-Modular®-Technik in Zugkupplungen _34<br />
Win<strong>de</strong>nergieanlagen geht ein Licht auf _36<br />
Technologiegruppe <strong>harting</strong> unterstützt innovative Technologie _38<br />
Überzeugen<strong>de</strong> Argumente: Backplane-Bestückung als Fortsetzung <strong>de</strong>s Technologieansatzes _50<br />
STANDARDS<br />
PICMG-AMC – <strong>harting</strong> parecon®-Technologie weist <strong>de</strong>n Weg _28<br />
ANWENDUNG<br />
Automatisierte Gepäckabfertigung mit intelligenter Verbindungstechnik _40<br />
MESSEN<br />
<strong>harting</strong> Messepräsenz 2004 _55<br />
Impressum.<br />
Herausgeber: <strong>harting</strong> KGaA, M. Harting, Postfach 11 33, D-32325 Espelkamp, Tel. +49 5772 47-0, Fax +49 5772 47-400, Internet: http://www.<strong>harting</strong>.com | Chefredaktion:<br />
W. Pa<strong>de</strong>cken | Stellv. Chefredaktion: Dr. H. Peuler | Redaktion: K. Jording | Gesamtkoordination: Abteilung Publizistik und Kommunikation, W. Pa<strong>de</strong>cken | Redaktionelle Beratung: Bickmann<br />
& Collegen Unternehmensberatung, Hamburg | Layout & Illustration: Contrapunkt, Berlin | Produktion und Druck: Druckerei Meyer GmbH, Osnabrück | Auflage: 20.000 Exem plare<br />
weltweit (Deutsch und Englisch) | Bezug: Wenn Sie an einem regelmäßigen, kostenlosen Bezug dieses Magazins interessiert sind, sprechen Sie die nächst gelegene <strong>harting</strong>-Nie<strong>de</strong>rlassung,<br />
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ganzen o<strong>de</strong>r auszugsweisen Nachdruck von Beiträgen ist eine schrift liche Genehmigung <strong>de</strong>r Redaktion erfor<strong>de</strong>rlich. Das gilt ebenso für die Aufnahme in elektronische Daten banken und die<br />
Vervielfältigung auf elektronischen Medien (z. B. CD-Rom und Internet). | Alle verwen<strong>de</strong>ten Produktbezeichnungen sind Warenzeichen o<strong>de</strong>r Produktnamen <strong>de</strong>r <strong>harting</strong> KGaA o<strong>de</strong>r an<strong>de</strong>rer<br />
Unternehmen | Trotz sorgfältiger Überprüfung können Druckfehler o<strong>de</strong>r kurzfristige Än<strong>de</strong>rungen <strong>de</strong>r Produkt spezifikationen nicht vollständig ausgeschlossen wer<strong>de</strong>n. Bin<strong>de</strong>nd für die <strong>harting</strong><br />
KGaA sind daher in je<strong>de</strong>m Falle die Angaben im ent sprechen<strong>de</strong>n Katalog. Umweltfreundlich gedruckt auf 100% chlorfrei gebleichtem Papier mit hohem Recyclinganteil.<br />
© 2004 by <strong>harting</strong> KGaA, Espelkamp. Alle Rechte vorbehalten.<br />
3
Topthema<br />
EDITORIAL<br />
Dr. Joachim Belz<br />
Innovations build new Markets<br />
Liebe Leserinnen und Leser <strong>de</strong>r tec.News,<br />
mit technologischem Vorsprung und neuen, innovativen<br />
Produkten schafft unser Land <strong>de</strong>n Sprung zurück an die<br />
Spitze <strong>de</strong>r führen<strong>de</strong>n Wirtschaftsnationen. Hierin sind<br />
sich Wirtschafts- und Forschungspolitiker völlig einig mit<br />
vielen Verantwortlichen in <strong>de</strong>n Unternehmen. Die konkrete<br />
Umsetzung <strong>de</strong>r plakativen For<strong>de</strong>rung nach Technologie und<br />
Innovation in neue, wettbewerbsfähige Produkte obliegt wie<br />
selbstverständlich <strong>de</strong>r Industrie. Die Notwendigkeit, hierzu<br />
seitens <strong>de</strong>r Politik die richtigen Rahmenbedingungen zu<br />
schaffen, liegt auf <strong>de</strong>r Hand, kann und soll aber nicht das<br />
Thema dieses Editorials sein.<br />
Lassen Sie mich vielmehr einige Anmerkungen zu <strong>de</strong>n Begriffen<br />
Technologie und Innovation machen.<br />
Eine mo<strong>de</strong>rne Wirtschaft bezieht ihre spezifische Innovationskraft<br />
zum einen aus <strong>de</strong>r systematischen Nutzung <strong>de</strong>s sich ständig<br />
fortentwickeln<strong>de</strong>n, wissenschaftlich fundierten technologischen<br />
Know-hows, zum an<strong>de</strong>ren aus <strong>de</strong>r positiven Wirkung <strong>de</strong>s Wettbewerbs<br />
innerhalb einer Marktwirtschaft. Technologie im Sinne<br />
<strong>de</strong>r Verfügbarkeit und Anwendung von Wissen, Fähigkeiten und<br />
Können zur Herstellung von Produkten ist eine Grundvoraussetzung<br />
für Innovationen. Innovation dabei ausschließlich auf<br />
Produkte zu beschränken, was lei<strong>de</strong>r nur zu häufig vorkommt,<br />
ist unzureichend und irreführend.<br />
Innovation muss sich, um als Wachstumsmotor wirken zu können,<br />
gleichermaßen auf Produktionsverfahren und -prozesse, Logistik,<br />
Marketing & Vertrieb, Nutzung von Informationstechnologie,<br />
pragmatische Anwendung von Wissen, alternative Unternehmensstrukturen<br />
und – nicht zuletzt – die staatlichen Rahmenbedingungen<br />
beziehen. Das innovative Produkt ist also das Resultat<br />
eines interne und externe Faktoren umfassen<strong>de</strong>n Innovationsprozesses,<br />
an <strong>de</strong>m nicht nur Entwicklungsingenieure, son<strong>de</strong>rn auch<br />
all diejenigen, die zur gesamten Wertschöpfungskette beitragen<br />
o<strong>de</strong>r diese zumin<strong>de</strong>st beeinflussen, beteiligt sind.<br />
Die genannte For<strong>de</strong>rung nach Innovation bedarf noch einer weiteren<br />
Anmerkung. Innovation gerät zum gefährlichen Selbstzweck,<br />
sofern diese sich nicht am geplanten Markterfolg messen lässt.<br />
Letzterer wird sich nur dann einstellen, wenn sich die innovativen<br />
Produkte am Kun<strong>de</strong>nnutzen, an <strong>de</strong>n Bedürfnissen <strong>de</strong>r Menschen<br />
orientieren. Technologischer Fortschritt und Innovation haben<br />
somit nur unmittelbar innerhalb unserer Lebenswelt Bestand<br />
und können nur im permanenten Wechselspiel zu <strong>de</strong>ren Verbesserung<br />
beitragen.<br />
Die Erkenntnis, dass sich Innovationen nur dann för<strong>de</strong>rnd auf das<br />
nationale Wirtschaftswachstum auswirken, wenn neben <strong>de</strong>r Entwicklung<br />
weitere Glie<strong>de</strong>r <strong>de</strong>r Wertschöpfungskette wettbewerbsfähig<br />
in Deutschland verbleiben, vornehmlich die Produktion,<br />
sollte inzwischen vorhan<strong>de</strong>n sein. Der Wertschöpfungsprozess<br />
4<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
wird dann wettbewerbsfähig sein können, wenn er selbst innovativ<br />
ist und innovative Produkte hervorbringt. Hier wird <strong>de</strong>utlich,<br />
dass sich Innovation nicht ausschließlich über Technologie, son<strong>de</strong>rn<br />
ganz wesentlich über Applikationen, Märkte und Wirtschaft<br />
<strong>de</strong>finiert, die ihrerseits stark technologisch geprägt sind.<br />
Zusammengefasst be<strong>de</strong>utet Innovation in diesem Sinne immer<br />
unternehmerisches Han<strong>de</strong>ln, die Suche nach Alternativen, die<br />
Nähe zum Kun<strong>de</strong>n, das Umsetzen von Wissensvorsprung in<br />
neue Prozesse, marktfähige, erfolgreiche Produkte und Dienstleistungen.<br />
Die Technologiegruppe <strong>harting</strong> sieht genau hier die wichtigsten<br />
Aktionsfel<strong>de</strong>r <strong>de</strong>r einzelnen Unternehmensbereiche. Ausgehend<br />
von einem Portfolio, das Basistechnologien wie Spritzgießen,<br />
Druckgießen, Präzisionsstanzen o<strong>de</strong>r Galvanisieren ebenso<br />
umfasst wie die Schlüsseltechnologien Softwareentwicklung,<br />
Schaltungsentwurf, Leiterplatten<strong>de</strong>sign und hoch flexible<br />
Leiterplattenbestückung o<strong>de</strong>r auch zukunftsweisen<strong>de</strong> Mikrostrukturierung<br />
durch Laser Direkt Structuring (LDS) sowie<br />
elektro-optischen Datentransfer für „high speed communication<br />
in optical networks“, stellen sich unsere Mitarbeiter täglich <strong>de</strong>r<br />
Herausfor<strong>de</strong>rung unserer Kun<strong>de</strong>n, innovative Lösungen für heutige<br />
und zukünftige Applikationen zu suchen, zu fin<strong>de</strong>n und in<br />
Form von Produkten o<strong>de</strong>r Dienstleistungen umzusetzen.<br />
Dabei wer<strong>de</strong>n die Kun<strong>de</strong>nbedürfnisse o<strong>de</strong>r Applikationen am eigenen<br />
und am über Netzwerke zugänglichen Technologieportfolio<br />
gespiegelt und neuen Lösungen zugeführt. Dieser Prozess geht<br />
häufig einher mit <strong>de</strong>r notwendigen Verän<strong>de</strong>rung o<strong>de</strong>r Innovation<br />
interner Abläufe entlang <strong>de</strong>r gesamten Wertschöpfungskette.<br />
Diese Ausgabe <strong>de</strong>r tec.News gibt Ihnen erneut einen <strong>de</strong>taillierten<br />
Einblick in die Vielfältigkeit unserer so verstan<strong>de</strong>nen Innovationstätigkeit.<br />
Die in enger Zusammenarbeit mit unseren Kun<strong>de</strong>n<br />
entwickelten Produkte und Dienstleistungen fin<strong>de</strong>n sich in umweltschonen<strong>de</strong>n<br />
Win<strong>de</strong>nergie- o<strong>de</strong>r Wasseraufbereitungsanlagen<br />
ebenso wie in mo<strong>de</strong>rnen Logistiksystemen, bis hin zu zukunftssicheren<br />
Datenübertragungssystemen.<br />
Wir, die Technologiegruppe <strong>harting</strong>, setzen die zu Beginn genannten<br />
For<strong>de</strong>rungen nach Technologie und Innovation um, zum<br />
Nutzen unserer Kun<strong>de</strong>n, mit Erfolg für das eigene Unternehmen<br />
und nicht zuletzt als Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit <strong>de</strong>s Standortes<br />
Deutschland.<br />
Dr. rer. nat. Joachim Belz<br />
Vorstand<br />
Neue Technologien<br />
HARTING Führungs AG<br />
joachim.belz@HARTING.com<br />
5
Topthema<br />
GASTBEITRAG<br />
6<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Prof. Dr.-Ing. Hans-Jörg Bullinger<br />
Vorsprung durch Innovation<br />
Michael Faraday, <strong>de</strong>r berühmte britische Physiker, antwortet<br />
einem Finanzminister auf die Frage nach <strong>de</strong>m Sinn<br />
seiner Experimente, nur lapidar: „Sir, eines Tages wer<strong>de</strong>n<br />
Sie es besteuern können!“ Prägnanter kann man es kaum<br />
ausdrücken: Nur wenn neue Werte geschaffen wer<strong>de</strong>n, kann<br />
<strong>de</strong>r Staat seine Einnahmen steigern. Die Formel „Forschung<br />
macht aus Geld Wissen – Innovationen machen aus Wissen<br />
Geld“ bringt auf <strong>de</strong>n Punkt, welche Be<strong>de</strong>utung Innovationen<br />
für Wohlstand und Beschäftigung am Standort Deutschland<br />
haben. Innovationen sind die treiben<strong>de</strong> Kraft in einer Volkswirtschaft.<br />
Deutschland galt einst als Land <strong>de</strong>r Tüftler und Erfin<strong>de</strong>r:<br />
Die Namen berühmter <strong>de</strong>utscher Firmengrün<strong>de</strong>r, die gleichzeitig<br />
Erfin<strong>de</strong>r waren, wirken noch heute in Unternehmen wie Siemens,<br />
DaimlerChrysler o<strong>de</strong>r Bosch nach. Deutschland war einmal das<br />
Forschungslabor, die Apotheke und die Werkbank <strong>de</strong>r Welt.<br />
Ma<strong>de</strong> in Germany war ein Markenzeichen für hohe Qualität<br />
und technische Spitzenleistung. Heute setzen an<strong>de</strong>re Län<strong>de</strong>r die<br />
Maßstäbe und wir haben Mühe, ihnen zu folgen. Seit Anfang <strong>de</strong>r<br />
90er Jahre ist Deutschland gleich an mehreren Fronten zurückgefallen:<br />
Seither kommt Deutschland beim Wirtschaftswachstum<br />
vom letzten Platz in <strong>de</strong>r europäischen Union nicht mehr los.<br />
Weltweite Vergleiche wie PISA und Untersuchungen zur technologischen<br />
Leistungsfähigkeit <strong>de</strong>cken schonungslos auf, dass wir<br />
in Forschung und Bildung ins Mittelmaß zurückzufallen drohen.<br />
Nicht weil wir schlechter wur<strong>de</strong>n, son<strong>de</strong>rn weil die an<strong>de</strong>ren<br />
besser wur<strong>de</strong>n.<br />
Die <strong>de</strong>rzeitige Krise Deutschlands ist vor allem eine Innovationskrise,<br />
in Wirtschaft, Verwaltung und Politik. Die anhalten<strong>de</strong><br />
wirtschaftliche Flaute und <strong>de</strong>r Absturz <strong>de</strong>s neuen Marktes haben<br />
eine weit reichen<strong>de</strong> Verunsicherung zurückgelassen. Die Angst,<br />
Fehler zu begehen, lähmt viele Unternehmen, die Angst, Wähler<br />
zu verprellen, lähmt die Politik. Hier wie dort fehlen Mut, Phantasie<br />
und Durchsetzungsvermögen zur Erneuerung. Dabei wird <strong>de</strong>r<br />
Innovationsdruck immer höher, wer<strong>de</strong>n die Fragen immer drängen<strong>de</strong>r:<br />
Sind wir zu satt, zu träge, zu unbeweglich gewor<strong>de</strong>n?<br />
Wir brauchen – ergänzend zu <strong>de</strong>r dringend nötigen Verän<strong>de</strong>rung<br />
<strong>de</strong>r Rahmenbedingungen – eine breit getragene Innovationsoffensive.<br />
Nur gemeinsam kann die Kraft zur Erneuerung<br />
in Politik, Wirtschaft und Verwaltung aufgebracht wer<strong>de</strong>n. Dafür<br />
gilt es, die kreativsten Köpfe und die agilsten Unternehmer zu<br />
mobilisieren. Eine Innovationsoffensive eröffnet nicht nur neue<br />
wirtschaftliche Perspektiven, son<strong>de</strong>rn zeigt auch Wege aus <strong>de</strong>r<br />
<strong>de</strong>utschen Sinnkrise.<br />
Zwar darf endlich wie<strong>de</strong>r mit einem – wenn auch geringem –<br />
Wachstum gerechnet wer<strong>de</strong>n. Und so schlecht sind wir auch<br />
nicht, wie wir jammern. Doch dürfen uns die positiven Signale<br />
nicht in falscher Sicherheit wiegen lassen. Es reicht nicht aus,<br />
7
dass Deutschlands Wirtschaft leicht wächst. Die Firmen sind<br />
besser als <strong>de</strong>r Standort. Noch schlimmer: Die <strong>de</strong>utschen Unternehmen<br />
tun viel, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern<br />
– auf Kosten <strong>de</strong>s Standorts Deutschland. Sie bauen trotz guter<br />
Bilanzen weiterhin Stellen in Deutschland ab und expandieren<br />
im Ausland. Kosten sparen allein macht die Unternehmen am<br />
Standort Deutschland nicht wettbewerbsfähig, sie müssen <strong>de</strong>r<br />
Konkurrenz aus <strong>de</strong>n Niedriglohnlän<strong>de</strong>rn Innovationen entgegensetzen<br />
– neuartige Produkte, Verfahren und Dienstleistungen.<br />
Kurz gesagt: Wir müssen bessere Produkte herstellen, für<br />
die <strong>de</strong>r Verbraucher auch einen höheren Preis zu bezahlen bereit<br />
ist. Für ein Hochlohnland wie die Bun<strong>de</strong>srepublik gibt es keine<br />
Alternative. Wenn wir in Deutschland einen <strong>de</strong>utlich höheren Lebensstandard<br />
haben wollen als Län<strong>de</strong>r wie Malaysia und Brasilien,<br />
dann müssen wir auch etwas herstellen o<strong>de</strong>r etwas leisten, was<br />
diese nicht können.<br />
Die <strong>de</strong>utsche Wirtschaft hat an Innovationskraft verloren. Im<br />
vergangenen Jahr brachten nur noch 53 Prozent <strong>de</strong>r Betriebe<br />
technische Neuerungen hervor. Zum Vergleich: Von 1997 bis<br />
2000 lag die Zahl bei knapp 60 Prozent <strong>de</strong>r Unternehmen.<br />
Einzig <strong>de</strong>r Fahrzeugbau erhöhte sein Innovationstempo. Auf<br />
<strong>de</strong>n schlechtesten Wert seit 1982 fiel <strong>de</strong>r Saldo zwischen neuen<br />
Produkten und solchen, die sich am En<strong>de</strong> ihres Lebenszyklusses<br />
befin<strong>de</strong>n. Beson<strong>de</strong>rs Besorgnis erregend ist aber, dass über die<br />
Hälfte aller Unternehmen – nach ihren eigenen Angaben – auf<br />
stagnieren<strong>de</strong>n o<strong>de</strong>r schrumpfen<strong>de</strong>n Märkten tätig sind. Die <strong>de</strong>utsche<br />
Volkswirtschaft – sagt eine aktuelle Studie <strong>de</strong>s Instituts <strong>de</strong>r<br />
<strong>de</strong>utschen Wirtschaft IW – hat sich auf Produkte spezialisiert,<br />
<strong>de</strong>ren Märkte unterproportional wachsen.<br />
Wir haben in vielen Gebieten die Technologieführerschaft verloren.<br />
Es gibt nur noch wenige Lichtblicke wie <strong>de</strong>n Automobilund<br />
<strong>de</strong>n Maschinenbau, die nach wie vor Lead Markets sind.<br />
Erschreckend ist aber, dass wir in <strong>de</strong>n dynamisch wachsen<strong>de</strong>n<br />
Zukunftstechnologien <strong>de</strong>n Anschluss verloren haben. Wir zehren<br />
seit vielen Jahren von <strong>de</strong>r Substanz und investieren zu wenig in<br />
die Zukunft.<br />
Dabei sind Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie<br />
das Rückgrat für Deutschlands Position im internationalen<br />
Wettbewerb und die Grundlage für Wohlstand und Beschäftigung.<br />
Deutschland riskiert seine Zukunftsfähigkeit, wenn nicht<br />
erheblich mehr in Forschung und Bildung investiert wird. Mit<br />
2,5 Prozent Anteil <strong>de</strong>r Forschungsausgaben am Bruttoinlandsprodukt<br />
lag Deutschland im Jahr 2002 auf Platz 7, hinter Schwe<strong>de</strong>n<br />
3,9, Finnland 3,7, Japan 3,0, USA 2,8, Korea 2,7 und <strong>de</strong>r Schweiz<br />
mit 2,7 Prozent. Wenn wir nur mittelmäßig in Forschung investieren,<br />
wer<strong>de</strong>n wir langfristig auch nur mittelmäßige Ergebnisse<br />
bekommen. An<strong>de</strong>re Industriestaaten haben ihre Forschungsausgaben<br />
konsequent gesteigert: Von 2000 bis 2002 hat Schwe<strong>de</strong>n<br />
die Forschungsausgaben um 30 Prozent, die USA um 25 Prozent<br />
und selbst das rezessiongeplagte Japan um 15 Prozent erhöht.<br />
Deutschland hat im selben Zeitraum gera<strong>de</strong> noch sechs Prozent<br />
geschafft.<br />
Die EU kann ihr hochgestecktes Ziel, bis zum Jahr 2010 <strong>de</strong>r<br />
wettbewerbsfähigste Wirtschaftsraum <strong>de</strong>r Welt zu wer<strong>de</strong>n und<br />
die Forschungsausgaben auf 3 Prozent <strong>de</strong>s BIP zu erhöhen, nur<br />
erreichen, wenn die Ausgaben erheblich gesteigert wer<strong>de</strong>n. Das<br />
gilt auch für die Wirtschaft, <strong>de</strong>nn sie trägt zwei Drittel <strong>de</strong>r gesamten<br />
Ausgaben für Forschung und Entwicklung. Wir müssen<br />
uns entschei<strong>de</strong>n, ob wir hinterher, mit o<strong>de</strong>r an <strong>de</strong>r Spitze voraus<br />
laufen wollen.<br />
Die Unternehmen stehen aufgrund <strong>de</strong>r zunehmen<strong>de</strong>n Globalisierung<br />
unter einem stetig wachsen<strong>de</strong>n Innovationsdruck. Das<br />
Gros <strong>de</strong>r kleinen und mittleren Unternehmen hat sich weitgehend<br />
aus <strong>de</strong>r Forschung verabschie<strong>de</strong>t. Wenn Unternehmen Investitionen<br />
in neue Technologien länger aussetzen und verschieben,<br />
verlieren sie an Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit. Nur wer<br />
schon während <strong>de</strong>r Krise Geld in Forschung und Entwicklung<br />
steckt, hat genügend attraktive Produkte parat, wenn es wie<strong>de</strong>r<br />
aufwärts geht. Innovationsfähigkeit ist die Schlüsselkompetenz<br />
eines Unternehmens, das sich am Weltmarkt behaupten will.<br />
Doch die Unternehmen tun sich aber immer schwerer, eine solche<br />
langfristige Strategie durchzuhalten, weil die Aktionäre auf<br />
kurzfristige Renditen drängen.<br />
Mit <strong>de</strong>r Globalisierung <strong>de</strong>r Finanzmärkte und <strong>de</strong>m Zusammenwachsen<br />
<strong>de</strong>r Weltwirtschaft gewinnt <strong>de</strong>r Prozess <strong>de</strong>r „schöpferischen<br />
Zerstörung“, wie Schumpeter Innovation treffend<br />
beschrieben hat, zunehmend an Dynamik: Revolutionäre Geschäftsmo<strong>de</strong>lle<br />
vernichten klassische Unternehmensstrukturen,<br />
aggressive Newcomer schlucken schwerfällige Traditionskonzerne.<br />
Um nicht von <strong>de</strong>r Entwicklung überrollt zu wer<strong>de</strong>n, bleibt <strong>de</strong>n<br />
Unternehmen nur die Chance, sich min<strong>de</strong>stens ebenso schnell<br />
und konsequent zu verän<strong>de</strong>rn wie die Kapitalmärkte, die ohne<br />
8<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Rücksicht dahin strömen, wo die höchsten Renditen locken. Dies<br />
zwingt die Unternehmen, renditestarke Geschäftsfel<strong>de</strong>r zu för<strong>de</strong>rn<br />
und weniger profitable abzustoßen. Sie müssen sich die<br />
Vorteile <strong>de</strong>r jungen Herausfor<strong>de</strong>rer zu Eigen machen.<br />
Voraussetzung ist eine Innovationskultur in <strong>de</strong>r Gesellschaft und<br />
<strong>de</strong>n Unternehmen. Neue I<strong>de</strong>en brauchen ein innovationsfreundliches<br />
Umfeld, damit sie Wirkung entfalten können. Wir müssen<br />
Kreativität nicht nur for<strong>de</strong>rn, son<strong>de</strong>rn för<strong>de</strong>rn. Wettbewerbsfähigkeit<br />
und Innovationskraft eines Lan<strong>de</strong>s hängen entschei<strong>de</strong>nd von<br />
hoch qualifizierten und motivierten Arbeitskräften ab. Kreative<br />
Köpfe sind <strong>de</strong>r einzige Rohstoff, über <strong>de</strong>n Deutschland verfügt.<br />
Und nun droht auch diese wichtigste Ressource <strong>de</strong>r künftigen<br />
Wissensgesellschaft knapp zu wer<strong>de</strong>n, weil immer weniger junge<br />
Menschen technische und naturwissenschaftliche Berufe wählen.<br />
Wir müssen das vorhan<strong>de</strong>ne Potential besser ausschöpfen und<br />
<strong>de</strong>m Nachwuchs hier die Entfaltungsmöglichkeiten geben, die<br />
internationalem Spitzenniveau entsprechen.<br />
Die Fraunhofer-Gesellschaft unterstützt die Offensive zur Stärkung<br />
<strong>de</strong>s Standorts Deutschland durch eine Fülle von Aktivitäten.<br />
Mit 12 Leit-Innovationen, die wir zum Start <strong>de</strong>s Jahres 2004 vorgestellt<br />
haben, zeigen wir ganz konkret, wo nach unserer Meinung<br />
die Forschungsfel<strong>de</strong>r liegen, in <strong>de</strong>nen sich in <strong>de</strong>n nächsten<br />
Jahren Chancen für die <strong>de</strong>utsche Wirtschaft bieten. Das ist das<br />
eine: Trends zu erkennen und zu nutzen. Die an<strong>de</strong>re wichtige<br />
Aufgabe heißt, das Innovationstempo zu erhöhen. Erfolg hat nur<br />
<strong>de</strong>rjenige, <strong>de</strong>m es als erstem gelingt, I<strong>de</strong>en in marktreife Produkte<br />
umzusetzen. Früher konnten <strong>de</strong>utsche Unternehmen einen<br />
Vorsprung bei Produktqualität und technologischem Know-how<br />
längere Zeit nutzen. Heute imitieren Wettbewerber erfolgreiche<br />
Produkte und Vermarktungsstrategien immer schneller und häufiger.<br />
Das be<strong>de</strong>utet: Die Unternehmen müssen viel rascher und<br />
zielgerichteter Innovationen umsetzen und auf die Wünsche <strong>de</strong>r<br />
Kun<strong>de</strong>n reagieren. Die Fähigkeit, Innovationen schneller planen,<br />
durchführen und konsequenter steuern zu können, wird für<br />
Unternehmen zur Voraussetzung für künftigen wirtschaftlichen<br />
Erfolg. Wegen <strong>de</strong>r überragen<strong>de</strong>n Be<strong>de</strong>utung <strong>de</strong>s „time to market“<br />
hat die Fraunhofer-Gesellschaft ein Präsidialprojekt begonnen,<br />
das die Beschleunigung von Innovationsprozessen zum Ziel<br />
hat. Die Metho<strong>de</strong>n und Werkzeuge, die dabei entwickelt wer<strong>de</strong>n,<br />
wollen wir dann <strong>de</strong>r Industrie zur Verfügung stellen, damit die<br />
<strong>de</strong>utschen Unternehmen „schneller zum Produkt“ kommen und<br />
so einen Vorsprung auf <strong>de</strong>m Weltmarkt erzielen können.<br />
Prof. Dr.-Ing. Hans-Jörg Bullinger<br />
Präsi<strong>de</strong>nt <strong>de</strong>r Fraunhofer-Gesellschaft<br />
KURZLEBENSLAUF<br />
Hans-Jörg Bullinger wur<strong>de</strong> am 13. April 1944 in Stuttgart<br />
geboren. Nach Volks- und Mittelschule in Stuttgart absolvierte<br />
er eine Lehre als Betriebsschlosser bei <strong>de</strong>r Daimler-<br />
Benz AG in Stuttgart-Untertürkheim. Nach <strong>de</strong>r Reifeprüfung<br />
an <strong>de</strong>r Technischen Oberschule in Stuttgart studierte er<br />
Maschinenbau an <strong>de</strong>r Universität Stuttgart: 1971 Diplom, 1974<br />
Promotion, 1978 Habilitation. 1980 erfolgte die Berufung zum<br />
or<strong>de</strong>ntlichen Professor für Arbeitswissenschaft/Ergonomie an<br />
<strong>de</strong>r Universität Hagen.<br />
1981 wur<strong>de</strong> er Leiter <strong>de</strong>s neu gegrün<strong>de</strong>ten Fraunhofer-Instituts<br />
für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart,<br />
1982 or<strong>de</strong>ntlicher Professor für Arbeitswissenschaft an <strong>de</strong>r<br />
Universität Stuttgart und zusätzlich 1991 Leiter <strong>de</strong>s an <strong>de</strong>r<br />
Universität Stuttgart neu eingerichteten Instituts für Arbeitswissenschaft<br />
und Technologiemanagement.<br />
Seit Oktober 2002 ist er Präsi<strong>de</strong>nt <strong>de</strong>r Fraunhofer-Gesellschaft.<br />
9
Topthema<br />
TECHNOLOGIE<br />
Wulf Pa<strong>de</strong>cken<br />
Partner für Innovation<br />
beraten <strong>de</strong>n Bun<strong>de</strong>skanzler:<br />
Dietmar Harting nimmt am<br />
Innovationsgipfel teil<br />
10<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
„Innovationspolitik ist<br />
nicht nur eine Frage<br />
<strong>de</strong>r Bildungs- und Forschungspolitik.<br />
Es geht<br />
gleichermaßen um ein<br />
Unternehmertum, das<br />
Innovation als <strong>de</strong>n Kern<br />
geschäftlichen Erfolges<br />
versteht.“ Dietmar Harting bringt es auf <strong>de</strong>n Punkt. Nur<br />
durch die Verzahnung unternehmerischen Gestaltungswillens,<br />
innovationsfreundlicher gesetzlicher Rahmenbedingungen<br />
und entsprechen<strong>de</strong>r Forschungs- und Bildungsaktivitäten<br />
kann Deutschland seine Rolle als Innovationsmotor zurück<br />
erlangen.<br />
Bun<strong>de</strong>skanzler Gerhard Schrö<strong>de</strong>r erklärte das Jahr 2004<br />
zum Jahr <strong>de</strong>r Innovationen. Anfang <strong>de</strong>s Jahres begrüßte er<br />
<strong>de</strong>shalb hochrangige Vertreter aus Wirtschaft, Politik und Verbän<strong>de</strong>n<br />
zu einem Innovationsgipfel. Schrö<strong>de</strong>r berief neben <strong>de</strong>m<br />
Präsi<strong>de</strong>nten <strong>de</strong>r Fraunhofer-Gesellschaft, Prof. Dr.-Ing. Hans-Jörg<br />
Bullinger, als mittelständischen Unternehmer <strong>de</strong>n Präsi<strong>de</strong>nten<br />
<strong>de</strong>s Zentralverban<strong>de</strong>s Elektrotechnik- und Elektronikindustrie<br />
(ZVEI) e.V. und Vizepräsi<strong>de</strong>nten <strong>de</strong>s BDI, Dietmar Harting, in<br />
diesen Kreis.<br />
„Eine Initiative für mehr Innovation in diesem Lan<strong>de</strong> ist das richtige<br />
Signal zum richtigen Zeitpunkt“, kommentierte Dietmar<br />
Harting. „Es gilt nun, diese zweite Seite <strong>de</strong>r Agenda 2010<br />
aktiv fortzuschreiben. Wir brauchen drei Dinge: Langfristigkeit,<br />
Vernetzung von Politik, Forschung und Unternehmen<br />
sowie mutiges Unternehmertum.“<br />
Harting sieht die Initiative „Partner für Innovation“ als Chance,<br />
<strong>de</strong>n Schulterschluss zwischen Politik, Wissenschaft und<br />
Wirtschaft zu verstärken: „Wenn alle an einem Strang ziehen,<br />
wird es gelingen, durch Innovationen Märkte zu entwickeln,<br />
die diesem Land wie<strong>de</strong>r Beschäftigung und Wohlstand bringen.<br />
Allein mit <strong>de</strong>r Schaffung von Gesetzen wer<strong>de</strong>n wir nicht weiterkommen.“<br />
Die Elektrotechnik- und Elektronikindustrie sehe sich<br />
als ein wesentlicher Innovationstreiber in einer aktiven Rolle,<br />
<strong>de</strong>n nun vom Bun<strong>de</strong>skanzler angestoßenen Prozess proaktiv<br />
mitzugestalten.<br />
ZIELE UND AUFGABEN<br />
Mit <strong>de</strong>r Gründung <strong>de</strong>r „Partner für Innovation“ wird das Ziel<br />
verfolgt, das Innovationssystem Deutschland auf allen Ebenen<br />
zu stärken, Hemmnisse abzubauen und neues Vertrauen in die<br />
Leistungsfähigkeit Deutschlands zu wecken. Durch Schaffung<br />
eines gemeinsamen „Innovationsbüro Deutschland“ sollen zentrale<br />
Zukunftsmärkte i<strong>de</strong>ntifiziert und eine neue Innovationskultur<br />
geschaffen wer<strong>de</strong>n. Mit Projekten für Schüler und Jugendliche<br />
wollen die Innovationspartner frühzeitig Interesse an Naturwissenschaft<br />
und Technik wecken. Mit einer Reform <strong>de</strong>r gesamten<br />
Bildungskette sollen die benötigten Rahmenbedingungen in<br />
Schulen und Universitäten entstehen. Auch die Vereinbarkeit<br />
von Familie und Beruf und die Nutzung <strong>de</strong>s Wissens und <strong>de</strong>r Erfahrung<br />
<strong>de</strong>r älteren Beschäftigten sollen stärker im Vor<strong>de</strong>rgrund<br />
stehen. Auf europäischer Ebene wird eine Initiative ergriffen, um<br />
die europäische Industriepolitik zu einer beschäftigungsför<strong>de</strong>rn<strong>de</strong>n<br />
Industrie- und Innovationspolitik weiter zu entwickeln.<br />
Dem Innovationskreis unter <strong>de</strong>r Leitung <strong>de</strong>s Bun<strong>de</strong>skanzlers<br />
gehören an: Außenminister Joschka Fischer, Wirtschaftsminister<br />
Dr. Wolfgang Clement, Bildungsministerin E<strong>de</strong>lgard Bulmahn,<br />
<strong>de</strong>r Chef <strong>de</strong>s Kanzleramts, Dr. Frank-Walter Steinmeier,<br />
Unternehmensberater Prof. Dr. Roland Berger, <strong>de</strong>r Präsi<strong>de</strong>nt <strong>de</strong>r<br />
Fraunhofer-Gesellschaft, Prof. Dr.-Ing. Hans-Jörg Bullinger, <strong>de</strong>r<br />
Vorstandsvorsitzen<strong>de</strong> <strong>de</strong>r Schering AG, Dr. Hubertus Erlen, <strong>de</strong>r<br />
Vize-Präsi<strong>de</strong>nt <strong>de</strong>s BDI und persönlich haften<strong>de</strong> Gesellschafter<br />
<strong>de</strong>r <strong>harting</strong> KGaA, Dietmar Harting, <strong>de</strong>r Präsi<strong>de</strong>nt Acatech,<br />
Prof. Dr.-Ing. Joachim Milberg, <strong>de</strong>r Vorstandsvorsitzen<strong>de</strong> <strong>de</strong>r<br />
Lufthansa, Wolfgang Mayrhuber, <strong>de</strong>r Präsi<strong>de</strong>nt <strong>de</strong>r Humboldt-<br />
Universität Berlin, Prof. Dr. Jürgen Mlynek, <strong>de</strong>r Vorstandsvorsitzen<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>r Siemens AG, Dr. Heinrich von Pierer, das Mitglied <strong>de</strong>s<br />
DGB-Vorstands, Heinz Putzhammer, <strong>de</strong>r Vorstandsvorsitzen<strong>de</strong> <strong>de</strong>r<br />
Deutschen Telekom AG, Kai-Uwe Ricke, <strong>de</strong>r Vorstandsvorsitzen<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>r Bertelsmann AG, Dr. Gunter Thielen, <strong>de</strong>r stellvertreten<strong>de</strong> Vorsitzen<strong>de</strong><br />
BASF AG, Eggert Vorscherau, und <strong>de</strong>r Geschäftsführer<br />
<strong>de</strong>s Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz<br />
GmbH, Prof. Dr. Dr. h.c. Wolfgang Wahlster.<br />
Wulf Pa<strong>de</strong>cken<br />
Zentralbereichsleiter<br />
Publizistik und Kommunikation<br />
HARTING KGaA<br />
wulf.pa<strong>de</strong>cken@HARTING.com<br />
11
Topthema<br />
INTERNATIONAL<br />
Bob Lounsbury (Rockwell), Randy Below (The Siemon Company), April Mayse, JoAnne McLeod<br />
Siemon und HARTING arbeiten gemeinsam<br />
an Fabrikautomatisierungs-Lösung<br />
Ein neues Zeitalter <strong>de</strong>r Fabrikautomatisierung ist angebrochen.<br />
Die Echtzeitkommunikation hat mit Hilfe von Ethernet<br />
Einzug gehalten. Jetzt suchen Konstrukteure und Ingenieure<br />
vor Ort nach effektiven Wegen, <strong>de</strong>n Fertigungsbereich mit <strong>de</strong>m<br />
Verwaltungsbereich zu vernetzen und sind dabei auf die Notwendigkeit<br />
<strong>de</strong>s Einsatzes industrietauglicher Steckverbin<strong>de</strong>r<br />
gestoßen.<br />
Die Siemon Company – ein seit<br />
mehr als 100 Jahren führen<strong>de</strong>r<br />
Hersteller von Netzwerklösungen<br />
und Infrastruktur-Verkabelungssystemen<br />
– reagierte auf die<br />
Nachfrage <strong>de</strong>s Marktes mit einem<br />
konfektionierbaren RJ 45-Steckverbin<strong>de</strong>r<br />
im eigenen Industrial MAX®<br />
Industrial MAX®<br />
ODVA konformen IP 67-Gehäuse.<br />
Die ODVA (Open DeviceNet Vendor<br />
Association) ist eine internationale Hersteller-Vereinigung, in <strong>de</strong>r<br />
sich weltweit führen<strong>de</strong> Automatisierungsunternehmen zusammengeschlossen<br />
haben. ODVA bietet als unabhängige Organisation<br />
Konformitätsprüfungen an, um die Funktionsfähigkeit <strong>de</strong>r nach<br />
ihren Spezifikationen gebauten Produkte in Multi-Vendor-Systemen<br />
sicherzustellen. Die ODVA wählte 2001 für ihre Ethernet Industrial<br />
DIE SIEMON COMPANY<br />
Randy Below<br />
Vize-Präsi<strong>de</strong>nt <strong>de</strong>r OEM Business<br />
Siemon, ein weltweit führen<strong>de</strong>s Unternehmen in <strong>de</strong>r Entwicklung<br />
und Fertigung hochleistungsfähiger Netzwerklösungen<br />
und Infrastruktur-Verkabelungssystemen, bietet umfassen<strong>de</strong><br />
Verkabelungslösungen aus ungeschirmten und geschirmten Kupfer-<br />
sowie Glasfaser-Medien an. Mit Produkten und Lösungen für<br />
die Kategorien 5e, 6 und 7 ebenso wie für <strong>de</strong>n Glasfaserbereich<br />
stellen Verkabelungssysteme von Siemon das Fundament für<br />
erfolgreiches Unternehmertum dar.<br />
Die in Watertown (Connecticut) ansässige Siemon Company befin<strong>de</strong>t<br />
sich in Privathand und besteht seit mehr als 100 Jahren.<br />
12<br />
Protocol (Ethernet IP) Physical Layer Specification <strong>de</strong>n Industrial<br />
MAX-Steckverbin<strong>de</strong>r von Siemon als Standardsteckverbin<strong>de</strong>r. Der<br />
Industrial MAX war <strong>de</strong>r erste <strong>de</strong>rartige Steckverbin<strong>de</strong>r, <strong>de</strong>r speziell<br />
für industrielle Ethernet-Anwendungen konstruiert wur<strong>de</strong> und von<br />
ODVA zum Einsatz in Ethernet IP-Systemen zugelassen wur<strong>de</strong>.<br />
AKTIVITÄTEN DER ODVA<br />
Die <strong>de</strong>rzeit mehr als 300 Mitglie<strong>de</strong>r zählen<strong>de</strong> ODVA wur<strong>de</strong> 1995 von<br />
Rockwell Automation/Allen Bradley gegrün<strong>de</strong>t, um die weltweite<br />
Akzeptanz <strong>de</strong>r DeviceNet-Spezifikation durch Tools, Trainings,<br />
Konformitätsprüfungen und Marketing-Aktivitäten für Einkäufer,<br />
Distributoren und Endanwen<strong>de</strong>r weiter voranzutreiben. Im Laufe<br />
<strong>de</strong>r Zeit entstand <strong>de</strong>r Bedarf einer engeren Interaktion zwischen Enterprise<br />
Ressource Planning (ERP) Systemen und <strong>de</strong>m Fertigungsbereich.<br />
Im Jahr 2000 wählte die ODVA das Ethernet als Übertragungsmedium.<br />
Ein wichtiger Grund für diese Entscheidung war die<br />
Tatsache, dass Ethernet bereits weltweit von zahllosen Unternehmen<br />
im Verwaltungsbereich eingeführt wor<strong>de</strong>n war, die Funktionsmerkmale<br />
bekannt waren, viele Hilfsprogramme zur Arbeit mit Ethernet<br />
bestan<strong>de</strong>n und dass Ethernet sich auf eine breite Akzeptanz stützen<br />
konnte. Im selben Jahr wur<strong>de</strong> von <strong>de</strong>r ODVA <strong>de</strong>r Ethernet IP<br />
Standard – auf <strong>de</strong>r Grundlage <strong>de</strong>s klassischen Ethernet und unter<br />
Verwendung <strong>de</strong>s Industrial Protocol – freigegeben. Der im Ethernet<br />
IP zum Einsatz kommen<strong>de</strong> Übertragungsstandard IEEE 802.3<br />
arbeitet mit <strong>de</strong>n Übertragungsparametern nach TIA/EIA Kategorie<br />
5e. Obwohl nachfolgen<strong>de</strong> Versionen (Kategorie 6 und Kategorie 7)<br />
bereits vorhan<strong>de</strong>n o<strong>de</strong>r geplant sind, waren sich die ODVA und die<br />
meisten Industrieexperten einig, dass die Kategorie 5e ausgereift<br />
und stabil genug für <strong>de</strong>n Einsatz in einer Umgebung ist, in <strong>de</strong>r Fehler<br />
o<strong>de</strong>r Software-„Crashes“ ein Scha<strong>de</strong>nspotential von mehreren<br />
Hun<strong>de</strong>rttausend Dollar o<strong>de</strong>r noch mehr für Investitionsgüter o<strong>de</strong>r<br />
als Folge von Produktionsausfällen darstellen können.<br />
DIE STECKVERBINDERLÖSUNG<br />
Der Steckverbin<strong>de</strong>r basiert auf ungeschirmten Twisted Pair-Kabeln<br />
(Unshiel<strong>de</strong>d Twisted Pairs – UTP) <strong>de</strong>r Drahtstärke 24 o<strong>de</strong>r 26, die an<br />
einen RJ 45-Stecker angeschlossen wer<strong>de</strong>n. Die Komponente wird<br />
vor Ort installiert und in ein IP 67-Gehäuse eingekapselt – <strong>de</strong>m<br />
Industrial MAX-Steckverbin<strong>de</strong>r. Obwohl <strong>de</strong>r Industrial MAX die<br />
Schutz- und Qualitätsanfor<strong>de</strong>rungen <strong>de</strong>r Fabrikautomatisierung<br />
erfüllt, entstand gleichzeitig <strong>de</strong>r Wunsch nach einem standar-<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
disierten Steckverbin<strong>de</strong>r mit einem noch robusteren Gehäuse,<br />
vorzugsweise aus Metall. Laut Bob Lounsbury, Principal Engineer<br />
von Rockwell Automation und Chairman <strong>de</strong>r Joint Special Interest<br />
Group (JSIG) – <strong>de</strong>m für die Standardisierung von industrietauglichen<br />
Steckverbin<strong>de</strong>rn verantwortlichen ODVA-Ausschuss – „ist<br />
in <strong>de</strong>r Fabrikautomatisierungsindustrie die Auffassung verbreitet,<br />
dass Metallsteckverbin<strong>de</strong>r äußerst robust sind und sich für einen<br />
Einsatz im Fertigungsbereich besser eignen“. Herausfor<strong>de</strong>rn<strong>de</strong><br />
Umgebungsbedingungen wie Staub, Temperatur, Luftfeuchtigkeit,<br />
elektromagnetische Störungen und Vibrationen stellen immer wie<strong>de</strong>r<br />
Hür<strong>de</strong>n bei <strong>de</strong>r Suche nach einem zuverlässigen Steckverbin<strong>de</strong>r<br />
dar. Aber auch <strong>de</strong>r eher grobe Umgang <strong>de</strong>r Produktionsmitarbeiter<br />
mit Steckverbin<strong>de</strong>rn führt zu einer hohen Ausfallrate. Die Standardsteckverbin<strong>de</strong>r<br />
RJ 45 sind für solche Bedingungen nicht geeignet.<br />
Deshalb sollte <strong>de</strong>r Stecker in ein leicht zu handhaben<strong>de</strong>s, wi<strong>de</strong>rstandsfähiges<br />
Schutzgehäuse eingekapselt wer<strong>de</strong>n. Doch <strong>de</strong>r Schutz<br />
<strong>de</strong>r Steckverbin<strong>de</strong>r ist nicht das einzige Problem. Die Hersteller suchen<br />
zu<strong>de</strong>m nach Wegen, die Systeme verschie<strong>de</strong>ner Anbieter unter<br />
Einsatz eines standardisierten Interconnect-Systems miteinan<strong>de</strong>r<br />
verbin<strong>de</strong>n zu können. Das Industrial MAX-Steckverbin<strong>de</strong>r-System<br />
leistet hauptsächlich auf <strong>de</strong>m „Backbone“ <strong>de</strong>r Datenübertragung<br />
zwischen <strong>de</strong>m zentralen ERP-System und <strong>de</strong>n Schaltschränken o<strong>de</strong>r<br />
Feldgeräten in <strong>de</strong>n Werkshallen seinen Dienst. So sind die Hersteller<br />
erstmals in <strong>de</strong>r Lage, in Echtzeit Fertigungsprogrammän<strong>de</strong>rungen<br />
durchzuführen und Produktionsdaten zu erfassen.<br />
DIE LÖSUNG VON SIEMON UND HARTING<br />
Die Technologiegruppe <strong>harting</strong> hat sich mit Siemon zusammengetan,<br />
um einen Steckverbin<strong>de</strong>r zu entwickeln, bei <strong>de</strong>m ein RJ 45-<br />
Stecker in einem neuen Metallgehäuse untergebracht wird. <strong>harting</strong><br />
ist seit langem führend in <strong>de</strong>r Entwicklung von Steckverbin<strong>de</strong>rn für<br />
verschie<strong>de</strong>ne industrietaugliche Verkabelungslösungen. Der neue<br />
Steckverbin<strong>de</strong>r – <strong>de</strong>r „RJ 45 Metal MAX®“ – wird jedoch nicht<br />
nur <strong>de</strong>n Schutz bieten, <strong>de</strong>n sich die Hersteller wünschen, son<strong>de</strong>rn<br />
auch auf einfache Weise eine Verbindung <strong>de</strong>r Systeme mehrerer<br />
Anbieter ermöglichen und damit die Netzwerkkommunikation im<br />
Fertigungsbereich weiter vorantreiben. Der Steckverbin<strong>de</strong>r enthält<br />
eine Bajonett-Verriegelung für eine sichere Verbindung und<br />
gewährt durch ein robustes Metallgehäuse nach Schutzklasse IP 67<br />
ausreichend Sicherheit. Die integrierte Bajonett-Verriegelung sorgt<br />
dafür, dass <strong>de</strong>r Mechanismus zum Lösen <strong>de</strong>r Steckverbindung nicht<br />
betätigt wer<strong>de</strong>n muss. Das Gehäuse hält Stecker und Buchse fest<br />
zusammen und sorgt so für störungsfreie Verbindungen.<br />
Der Metal MAX-Steckverbin<strong>de</strong>r mit Metallgehäuse wird von einem<br />
aus <strong>harting</strong>- und Siemon-Ingenieuren zusammengesetzten Team<br />
entwickelt. Die Fertigung soll Mitte 2004 aufgenommen und das<br />
Bob Lounsbury<br />
Als Leiten<strong>de</strong>r Ingenieur bei Rockwell Automation<br />
ist Bob Lounsbury verantwortlich für<br />
Technologie und Design <strong>de</strong>s Physical Layer von<br />
Netzwerken. In seiner Funktion als Chairman<br />
<strong>de</strong>r ODVA Ethernet / IP Joint Special Interest<br />
Group leitet und koordiniert er die Entwicklungs- und Standardisierungsarbeiten<br />
auf <strong>de</strong>m Gebiet <strong>de</strong>r Netzwerk-Architekturen für<br />
Rockwell Automation. Rockwell Automation ist ein führen<strong>de</strong>s<br />
Unternehmen im Bereich Industrieautomatisierung mit <strong>de</strong>m<br />
erklärten Ziel, <strong>de</strong>r weltweit wichtigste Anbieter für Energie-,<br />
Steuerungs- und Informationslösungen zu wer<strong>de</strong>n.<br />
neue Produkt im April 2004 auf <strong>de</strong>r Hannover Messe vorgestellt<br />
wer<strong>de</strong>n. „Wir sind begeistert von dieser Gelegenheit zu einem gemeinsamen<br />
Projekt mit <strong>harting</strong>“, so Randy Below, Vice Presi<strong>de</strong>nt<br />
von OEM Sales bei Siemon Company. „Mit <strong>de</strong>m Metal MAX wird die<br />
Produktlücke zwischen Datenverarbeitung und Fertigungsbereich<br />
geschlossen und ein weiterer robuster Hochleistungssteckverbin<strong>de</strong>r<br />
für Anwen<strong>de</strong>r angeboten.“<br />
DOCH DAS IST NOCH NICHT DAS ENDE DER GESCHICHTE ...<br />
Neben <strong>de</strong>m Steckverbin<strong>de</strong>r Industrial MAX hat die ODVA vor kurzem<br />
zu<strong>de</strong>m eine weitere Metall-Lösung für paarig verdrillte Kabel<br />
standardisiert, die speziell auf die <strong>de</strong>zentralen Steuergeräte selbst<br />
ausgerichtet ist. Diese Steckverbin<strong>de</strong>r übertragen ebenfalls Cat. 5e-<br />
Übertragungsdaten und arbeiten in einer gemäß IP 67 geschützten<br />
Umgebung. Der Stecker basiert auf einem 4 Pin M12-Standardsteckverbin<strong>de</strong>r<br />
mit einer speziell konstruierten „D-Co<strong>de</strong>d“-Schnittstelle,<br />
die eine unbeabsichtigte Verwechslung mit Standard E/A-Geräten<br />
verhin<strong>de</strong>rt. <strong>harting</strong>s Produkt basiert auf <strong>de</strong>m patentierten HARAX®<br />
Axial IDC-Feldanschlusssystem und ist sowohl in 5 Pin DeviceNet-<br />
Konfigurationen als auch in <strong>de</strong>r 4-pin-Ethernet IP-Version lieferbar.<br />
Aufgrund <strong>de</strong>r erfolgreichen gemeinsamen Entwicklungsbemühungen<br />
mit Siemon kann <strong>harting</strong> jetzt eine vollständige Produktpalette<br />
von nach ODVA standardisierten Connectivity-Lösungen anbieten,<br />
die entwe<strong>de</strong>r als einzelne Steckverbin<strong>de</strong>r o<strong>de</strong>r als konfektionierte<br />
Leitungen und installationsfertige Sets lieferbar sind. Die <strong>harting</strong><br />
IP 67 Ethernet-Switches wer<strong>de</strong>n ebenso wie die neuen Industrial<br />
Outlets mit ODVA-Interface geliefert. Dies ist einmal mehr ein<br />
Beweis dafür, dass <strong>harting</strong> <strong>de</strong>r führen<strong>de</strong> Hersteller industrietauglicher<br />
Connectivity-Lösungen nach IP 67 ist.<br />
April Mayse<br />
Marketing Communications Intern<br />
HARTING, Inc. of North America<br />
april.mayse@HARTING.com<br />
JoAnne McLeod<br />
Executive Assistant<br />
HARTING, Inc. of North America<br />
joanne.mcleod@HARTING.com<br />
13
Topthema<br />
INTERNATIONAL<br />
Andre Beneke & Bart Van Biesen<br />
Verbindungen zuverlässig wie Stahl – Systemverkabelung<br />
mit Ethernet Switch und HARTING RJ Industrial®-Steckverbin<strong>de</strong>rn<br />
im Stahlproduktionswerk von SIDMAR, Belgien<br />
Industrial Ethernet-Komponenten wer<strong>de</strong>n typischerweise in<br />
<strong>de</strong>r Automobilindustrie und ganz allgemein in <strong>de</strong>r Automatisierungstechnik,<br />
z.B. in <strong>de</strong>r Robotervernetzung, eingesetzt.<br />
Es gibt jedoch noch eine Menge an<strong>de</strong>rer Sektoren, in <strong>de</strong>nen<br />
auf Ethernet-Technologie beruhen<strong>de</strong> Lösungen ein interessantes<br />
Potential bieten, das genutzt wer<strong>de</strong>n sollte.<br />
Das belgische Unternehmen SIDMAR N.V. ist ein Hersteller von<br />
Flachstahlprodukten. Die Produktpalette reicht von dünngewalzten<br />
Stahlblechen bis hin zu starken Massivstahlblechen hoher<br />
Qualität. Die hohe Qualität ist für SIDMAR-Kun<strong>de</strong>n ein absolutes<br />
Muss, da beispielsweise bei <strong>de</strong>n in <strong>de</strong>r Automobilindustrie eingesetzten<br />
Stählen „Premium Quality“-Produkte unabdingbar sind.<br />
SIDMAR erreicht diese optimalen Qualitätsparameter mit Hilfe<br />
von Vision Control- und Tracking-Systemen.<br />
Zur Sicherstellung solch anspruchsvoller Qualitätsstandards hat<br />
SIDMAR ein System von Kameras an <strong>de</strong>n Fertigungsstraßen installiert,<br />
die die verschie<strong>de</strong>nen Stadien <strong>de</strong>s Fertigungsprozesses<br />
im Bild festhalten. Die Kameras erzeugen vier Aufnahmen je<br />
Produkt, die neben <strong>de</strong>n üblichen Produktionsdaten gespeichert<br />
wer<strong>de</strong>n. So kann SIDMAR <strong>de</strong>n Fertigungsprozess für je<strong>de</strong>s<br />
Endprodukt nachvollziehen. Die Kameras sind durch ein auf<br />
<strong>harting</strong>-Technologie basieren<strong>de</strong>s Ethernet-System miteinan<strong>de</strong>r<br />
verbun<strong>de</strong>n.<br />
NETZWERK AUS ETHERNET-SWITCHES<br />
UND SYSTEMKABELN<br />
Industrial Ethernet Switches stellen die Kernelemente <strong>de</strong>s Ethernet-Systems<br />
dar.<br />
Der <strong>harting</strong> Ethernet Switch ESC 67-10 TP05U ist in einem äußerst<br />
robusten schock- und vibrationsbeständigen Metallgehäuse<br />
nach Schutzklasse IP 65/67 untergebracht. Dank <strong>de</strong>s spezifischen<br />
Gehäusematerials weist <strong>de</strong>r Switch eine enorm hohe mechanische<br />
Stabilität auf. Er ist extrem schock- und vibrationsfest und<br />
hervorragend gegen elektromagnetische Störungen geschützt.<br />
Der <strong>harting</strong> Switch bietet 5 Ethernet-Ports und einen<br />
zusätzlichen Han 4A-Steckverbin<strong>de</strong>r für die erfor<strong>de</strong>rliche<br />
24 V-Versorgung. Bei SIDMAR kommt eine Version<br />
mit fünf <strong>harting</strong> RJ Industrial-Steckverbin<strong>de</strong>rn<br />
zum Einsatz. Darüber hinaus wer<strong>de</strong>n sehr zuverlässige<br />
und industrietaugliche Ethernet-Kabel mit<br />
AWG 22-Leiterquerschnitt verwandt. Der Switch ist<br />
für Temperaturen zwischen – 40 °C und + 70 °C und<br />
eine relative Luftfeuchtigkeit (keine Kon<strong>de</strong>nsation) von<br />
30 % bis 95 % geeignet.<br />
Vom Anwen<strong>de</strong>r können Datenübertragungsraten von<br />
10 und 100 Mbit/s gewählt wer<strong>de</strong>n. Features wie Auto-<br />
Negotiation und Auto-Crossing sind ebenso realisiert wie<br />
Status-LEDs und ein Non-Blocking Store and Forward<br />
Switching-Modus. Das Produkt bietet zu<strong>de</strong>m vielseitige<br />
Einbaumöglichkeiten am Einsatzort.<br />
Die durch Metallgehäuse geschützten <strong>harting</strong> RJ Industrial-Steckverbin<strong>de</strong>r<br />
bieten bei <strong>de</strong>r bewährten Stabilität und<br />
Robustheit eine Cat. 5-Übertragung auf <strong>de</strong>r Grundlage <strong>de</strong>r<br />
RJ 45-Steckverbin<strong>de</strong>r-Technik. Ein beson<strong>de</strong>res Leistungsmerkmal<br />
<strong>de</strong>s RJ Industrial ist die IDC-Feldanschlusstechnik<br />
(HARAX®), die neben einem sehr einfachen und zeitsparen<strong>de</strong>n<br />
Anschluss die Verwendung von AWG 22-Leiterquerschnitten<br />
ermöglicht. Die Wahl dieser Leitungsgröße ist für Ethernet-<br />
Übertragungen bis zu 100 m mit industrietauglichen Kabeln<br />
von entschei<strong>de</strong>n<strong>de</strong>r Be<strong>de</strong>utung.<br />
Die Kombination aus <strong>harting</strong> Ethernet-Switch, Steckverbin<strong>de</strong>rn in<br />
Metallgehäusen und industrietauglichen Kabeln bietet eine perfekte<br />
Lösung für die herausfor<strong>de</strong>rn<strong>de</strong>n Umgebungsbedingungen,<br />
die in <strong>de</strong>n Fertigungseinrichtungen von SIDMAR herrschen.<br />
Die <strong>harting</strong>-Lösung ermöglicht die Umsetzung <strong>de</strong>zentralisierter<br />
Sternstrukturen für die Ethernet-Übertragung und trägt so zur<br />
perfekten Qualität <strong>de</strong>r SIDMAR-Produkte bei.<br />
Andre Beneke<br />
Market Manager Car Industry & IT<br />
HARTING Electric GmbH & Co. KG<br />
andre.beneke@HARTING.com<br />
Bart Van Biesen<br />
Manager Industrial Business<br />
HARTING N.V. Belgien<br />
bart.vanbiesen@HARTING.com<br />
14<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
SIDMAR<br />
Die in Gent ansässige SIDMAR N.V. ist <strong>de</strong>r größte Stahlproduzent<br />
Belgiens mit einer Produktionsfläche von insgesamt rd. 850 ha<br />
und 5.200 Mitarbeitern. Die von SIDMAR hergestellten Flachstahlprodukte<br />
sind beson<strong>de</strong>rs gut geeignet für die Auto mobilindustrie<br />
sowie für Haushaltsgeräte, Möbel, Heizungs geräte und zahlreiche<br />
weitere Anwendungen und Produktbereiche. SIDMAR verfügt<br />
über eine jährliche Produktionskapazität von über 5 Millionen<br />
Tonnen.<br />
SIDMAR N.V. gehört zur französischen ARCELOR Gruppe, <strong>de</strong>m<br />
weltweit größten Produzenten von Kohlenstoff-Flachstahl und<br />
Kohlenstoff-Langstahl. ARCELOR gehört zu <strong>de</strong>n führen<strong>de</strong>n<br />
Produzenten von rostfreiem Stahl und spielt in Europa eine<br />
führen<strong>de</strong> Rolle in <strong>de</strong>r Stahldistribution und -verarbeitung sowie<br />
<strong>de</strong>m Stahlhan<strong>de</strong>l.<br />
Mit einer Belegschaft von über 34.000 Mitarbeitern erzielte<br />
ARCELOR im Jahr 2002 einen Umsatz von fast 27 Milliar<strong>de</strong>n<br />
EUR.<br />
15
Topthema<br />
TECHNOLOGIE<br />
Andreas Huhmann<br />
Switch-Technologie:<br />
Das Patentrezept für Ethernet in <strong>de</strong>r Industrie?<br />
Segment (Maximal 500 Meter Länge, maximal 100 Stationen)<br />
min. 2,5 Meter<br />
Transceiver/MAU<br />
Terminator<br />
DB15<br />
DB15<br />
AUI-Kabel<br />
max. 50 m<br />
Terminator<br />
Station 1 Station 2 Station 100<br />
Es war einmal<br />
Die Ethernet-Topologie war ursprünglich synonym zur Nutzung<br />
<strong>de</strong>s „Yellow Cable“. An dieses koaxiale Kabel wur<strong>de</strong>n<br />
wie an einem Band die Teilnehmer angereiht. Hierzu wur<strong>de</strong>n<br />
die Netzwerkteilnehmer über externe Transceiver angeschlossen,<br />
die über Vampir-Krallen die Signale direkt vom Buskabel<br />
abgriffen, ohne die Busleitung zu unterbrechen.<br />
Eine Linientopologie, ähnlich wie beim Feldbus heute, war <strong>de</strong>r<br />
Stand <strong>de</strong>r Dinge. Der Einzug neuer Technologien wie Fullduplex<br />
Ethernet über paarige, verdrillte Kabel (Twisted Pair) machte ein<br />
Um<strong>de</strong>nken in <strong>de</strong>r Topologie notwendig. Das war verbun<strong>de</strong>n mit<br />
einem Paradigmenwechsel in <strong>de</strong>r Installation. Die Linie wur<strong>de</strong><br />
zugunsten eines Sterns aufgegeben.<br />
Erstmalig bestand jetzt die Möglichkeit, neben einfachen passiven<br />
auch intelligente Verteiler für die konsequente Punkt-zu-Punkt-<br />
Verkabelung einzusetzen. Diese aktiv eine Verbindung zwischen<br />
zwei Teilnehmern schalten<strong>de</strong> Netzkomponente erhielt <strong>de</strong>n Namen<br />
Switch.<br />
Der Switch verbin<strong>de</strong>t auf Layer 1 und 2 im OSI-Schichten-Mo<strong>de</strong>ll<br />
zwei Teilnetze, so genannte Kollisionsdomänen. Ethernet verwen<strong>de</strong>t<br />
zur Übertragung das CSMA/CD-Verfahren. Bei diesem<br />
Zugriffsverfahren treten Kollisionen auf, da Teilnehmer gleichzeitig<br />
Daten auf <strong>de</strong>m Bus sen<strong>de</strong>n können.<br />
Stellen die über einen Switch verbun<strong>de</strong>nen Teilnetze einzelne Geräte<br />
dar, so ist eine kollisionsfreie Kommunikation sicher gestellt.<br />
Will <strong>de</strong>r industrielle Anwen<strong>de</strong>r weiterhin in Linien topologie<br />
installieren, so ist, die For<strong>de</strong>rung nach Kollisionsfreiheit vor-<br />
Ethernet<br />
Sternverkabelung<br />
24 V Power Supply<br />
16<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Switch im OSI-Referenzmo<strong>de</strong>ll<br />
Linientopologie auf Basis <strong>de</strong>s geswitchten Ethernet<br />
17
ausgesetzt, an je<strong>de</strong>m Gerät die Funktionalität <strong>de</strong>s Switches zu<br />
installieren o<strong>de</strong>r in das Gerät zu integrieren.<br />
Durch die Kaskadierung entstehen aber hohe Switch-Anfor<strong>de</strong>rungen,<br />
da die Datenpakete zwischengespeichert wer<strong>de</strong>n<br />
müssen, um dann gezielt weitergeleitet zu wer<strong>de</strong>n (Store and<br />
Foreward). Noch problematischer wird die Situation, wenn durch<br />
Priorisierung Telegrammpakete bevorzugt behan<strong>de</strong>lt wer<strong>de</strong>n. Die<br />
Switch-Technologie steht also bei <strong>de</strong>n industriellen Applikationen<br />
vor neuen Herausfor<strong>de</strong>rungen, die über die Office-Anfor<strong>de</strong>rungen<br />
hinausgehen.<br />
DER BEDARF AN „GESWITCHTEM“ ETHERNET<br />
Das so genannte geswitchte Ethernet ist erfor<strong>de</strong>rlich, um Kollisionen<br />
zu vermei<strong>de</strong>n. Diese treten bei <strong>de</strong>m Zugriffsverfahren<br />
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)<br />
immer auf. Sie wer<strong>de</strong>n aber <strong>de</strong>tektiert und alle die Kollision<br />
verursachen<strong>de</strong> Teilnehmer hören auf zu sen<strong>de</strong>n und sen<strong>de</strong>n nach<br />
statistischer Zeit erneut (s. Ablaufdiagramm).<br />
Das Ethernet-Protokoll basierend auf CSMA/CD schließt durch<br />
Kollisionen verursachte Verzögerungen nicht aus. Eins ist unstrittig:<br />
Verzögerungen von Datenpaketen durch Kollisionen sind in<br />
industriellen Ethernet-Netzwerken nicht akzeptabel. Die Anbieter<br />
industrieller Ethernet-Lösungen gehen <strong>de</strong>swegen unterschiedliche<br />
Wege, um diese Kollisionen durch das Protokoll zu verhin<strong>de</strong>rn<br />
o<strong>de</strong>r durch <strong>de</strong>n Einsatz von Switchen die Übertragungsphysik<br />
zu überlisten.<br />
1. Zyklischer Ethernetbetrieb unter Vermeidung von Standard<br />
Ethernet Kommunikation (z.B. PowerLink Protected Mo<strong>de</strong><br />
o<strong>de</strong>r EtherCat)<br />
2. Standard Ethernet und zusätzliche Echtzeitmechanismen<br />
(z.B. PROFInet, Ethernet IP)<br />
3. O<strong>de</strong>r die Kombination <strong>de</strong>r Mechanismen aus 1 und 2 (z.B.<br />
PROFInet)<br />
Es besteht <strong>de</strong>mnach entwe<strong>de</strong>r die Philosophie, nicht gleichzeitig<br />
zu sen<strong>de</strong>n und damit Kollisionen zu verhin<strong>de</strong>rn o<strong>de</strong>r durch<br />
Zwischenspeichern die Sendungen in eine zeitliche Reihenfolge<br />
einzugruppieren.<br />
Wenn Kollisionen im Standard Ethernet grundsätzlich zugelassen<br />
sind, kann nur durch Switche die Gleichzeitigkeit <strong>de</strong>r gesen<strong>de</strong>ten<br />
Telegrammpakete aufgehoben wer<strong>de</strong>n, in<strong>de</strong>m diese zwischengespeichert<br />
wer<strong>de</strong>n.<br />
Wo im ersten Fall das Ethernet-Zugriffsverfahren CSMA in Richtung<br />
etablierter Feldbusse ergänzt wird und damit die Protokolle<br />
zu Standard-Ethernetgeräten nicht kompatibel sind, ist bei <strong>de</strong>r<br />
Nutzung von Standard-Ethernet Mechanismen grundsätzlich die<br />
Ablaufdiagramm CSMA/CD<br />
Kommunikation mit allen TCP/IP-Geräten unkritisch. Interessanterweise<br />
erlauben Ethernet-Protokolle mit zyklischem Betrieb<br />
auch nichtzyklische Kommunikation, für die dann wie<strong>de</strong>r ein<br />
Switch optimal ist (z.B. PowerLink Open Mo<strong>de</strong>), und auf geswitchtem<br />
Ethernet basieren<strong>de</strong> Systeme auch zyklische Kommunikation<br />
auf einem geschützten Kanal (z.B. PROFInet bei IRT).<br />
Zusammenfassend dargestellt, ist bei allen Protokollen, die das<br />
CSMA/CD-Zugriffsverfahren außer Kraft setzen, ein Switch in<br />
<strong>de</strong>r Regel nicht notwendig.<br />
Bei heterogenen Systemen, in <strong>de</strong>nen wie<strong>de</strong>rum Kollisionen auftreten<br />
können, kann ein Switch gute Dienste leisten.<br />
Folgen<strong>de</strong> Tabelle gibt einen Überblick, bei welchen Systemen <strong>de</strong>r<br />
Switch einsetzbar ist.<br />
Im Zusammenhang von Kollisionen wird oft das Thema Echtzeit<br />
bemüht, das an die Diskussionen in Richtung Antriebstechnik<br />
bestehen<strong>de</strong>r Feldbusse anknüpft. Da die meisten Feldbusse keine<br />
für Antriebslösungen ausreichen<strong>de</strong> Bandbreite besitzen, wird Fast<br />
18<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Ethernet als <strong>de</strong>r Stein <strong>de</strong>r Weisen angesehen. Auf Basis <strong>de</strong>r hohen<br />
Geschwindigkeit sind dann Kollisionen als statistische Ausreißer<br />
zu betrachten.<br />
System<br />
PROFInet<br />
Switch möglich<br />
Switch<br />
nicht möglich<br />
Switch verbessert<br />
Performance<br />
Ethernet IP X X<br />
Powerlink<br />
EtherCat<br />
X<br />
Open Mo<strong>de</strong><br />
X<br />
eingeschränkt<br />
X<br />
Protected<br />
Mo<strong>de</strong><br />
X<br />
Open Mo<strong>de</strong><br />
Im Office stellt sich erst sekundär die Problematik <strong>de</strong>r Echtzeitfähigkeit.<br />
Erst durch Applikationen im multimedialen<br />
Bereich erlangte das Thema Echtzeit eine Be<strong>de</strong>utung, die aber<br />
gegenüber <strong>de</strong>r industriellen Echtzeit<br />
Alleinige Nutzung an<strong>de</strong>re abweichen<strong>de</strong> Anfor<strong>de</strong>rungen hat.<br />
von Switchen ist<br />
vorgeschrieben Die notwendige Voraussetzung für Multimediaanwendungen<br />
im Office-Bereich<br />
X<br />
ist die verfügbare Bandbreite zur Übertragung<br />
immenser Datenmengen. Damit<br />
dürfen alle Netzkomponenten die nutzbare<br />
Bandbreite nicht einschränken. Metho<strong>de</strong>n<br />
wie ein zyklischer Betrieb, <strong>de</strong>r die<br />
mögliche Datenmengen einschränkt,<br />
sind im Office-Umfeld nicht nutzbar.<br />
Alle Verfahren eines zyklischen Betriebs<br />
Standard<br />
schränken die effektiven Nutzdaten<br />
TCP/IP<br />
X<br />
X<br />
zugunsten eines Echtzeitverhaltens ein.<br />
Bei welchem Protokoll kann ein Switch eingesetzt wer<strong>de</strong>n?<br />
Der Switch bietet hier als einziges Instrument<br />
die Möglichkeit, die Kollisionen zu<br />
Kollisionen sollten aber in industriellen Applikationen vermie<strong>de</strong>n<br />
wer<strong>de</strong>n, damit Daten zu einem vorhersagbaren Zeitpunkt also mit gutem Grund zur Standardtechnologie im Office-Umfeld<br />
verhin<strong>de</strong>rn, ohne die Bandbreite einzuschränken. Der Switch ist<br />
ankommen (Determinismus). Das Thema Determinismus ist wesentlich<br />
sensibler, <strong>de</strong>nn ethernetbasiert müssen Eigenschaften Was also von <strong>de</strong>r Officeseite in die Industrie hereinschaut, ist ein<br />
gewor<strong>de</strong>n.<br />
sichergestellt wer<strong>de</strong>n, die im Betrieb einer Anlage lebenswichtig geswitchtes Ethernet.<br />
sein können. Im Fall größerer Netzlast können Kollisionen die Da auch die Richtung <strong>de</strong>r Migration aus <strong>de</strong>r Officeseite voranschreitet<br />
und im ersten Schritt in <strong>de</strong>r Industrie nur Betriebsdaten<br />
Übertragung einer Nachricht statistisch im Sekun<strong>de</strong>nbereich<br />
trotz Fast Ethernet verzögern. Auch ist nicht sichergestellt, und Zustän<strong>de</strong> erfasst o<strong>de</strong>r Informationen für <strong>de</strong>n Betrieb in die<br />
dass Nachrichten im Automatisierungsnetzwerk in richtiger Steuerungen geschrieben wer<strong>de</strong>n, befin<strong>de</strong>t sich das geswitchte<br />
zeitlicher Reihenfolge beim Empfänger ankommen. Systeme wie Ethernet an praktisch je<strong>de</strong>r Maschine.<br />
die Echtzeiterweiterung von Ethernet IP CIP Sync o<strong>de</strong>r SRT für Ein zweiter scheinbar kleiner Schritt ist es dann, dass dieses<br />
PROFInet sind nur auf Basis von Switches realisierbar, <strong>de</strong>nn nur Ethernet über <strong>de</strong>n Schaltschrank hinaus wächst und <strong>de</strong>n klassischen<br />
Feldbus ersetzt. Diese Substitution macht aber nur dann<br />
durch Switches ist die Weiterleitung von Informationen in einem<br />
<strong>de</strong>finierten Zeitfenster möglich.<br />
Sinn, wenn die Durchgängigkeit vom Office in die Maschine<br />
Es existieren aber <strong>de</strong>nnoch Protokolle, auf <strong>de</strong>ren Basis Teilnehmer bewahrt wird.<br />
kollisionsfrei kommunizieren. Trotz<strong>de</strong>m ist die Verwendung von Somit wäre eine Regel zur Erhaltung von Office-Technologien<br />
Switch-Technologie aus folgen<strong>de</strong>n Gesichtspunkten sinnvoll. und damit <strong>de</strong>r Erhaltung <strong>de</strong>s Switches auch in industriellen<br />
Applikationen formuliert.<br />
DER WEG VON DER OFFICE- IN DIE FELDEBENE<br />
Ethernet war zuerst im Office-Bereich im Einsatz und hat sich<br />
in diesem zum Standard entwickelt. Erst als es sich hier bereits<br />
etabliert hatte und technisch weiter entwickelt war, wur<strong>de</strong> es reif<br />
für industrielle Applikationen.<br />
Betrachtet man diese Migration von Ethernet und damit verbun<strong>de</strong>n<br />
<strong>de</strong>r Office-Technologien in industrielle Applikationen, so<br />
wan<strong>de</strong>rt auch die Switch-Technologie vom Office in das Feld.<br />
DIE EINZELNEN INDUSTRIE-ETHERNET-PROTOKOLLE<br />
Alle seriösen Protokolle für Ethernet im industriellen Umfeld<br />
setzen Echtzeitmechanismen ein.<br />
Alle Protokolle müssen sich an <strong>de</strong>m hohen Ziel <strong>de</strong>r Vernetzung<br />
von Antrieben messen lassen. Da aber dieses Ziel nicht mehr<br />
als ca. 15 % aller Applikationen betrifft, sind die meisten Ethernet-Protokolle<br />
skalierbar. Daraus resultiert, dass sich hinter<br />
19
Internet<br />
Primärkabel<br />
Sekundärkabel<br />
Tertiärkabel<br />
Machine Outlet<br />
Maschine 2<br />
ETHERNET IP<br />
Ethernet IP nutzt unabhängig vom Netzwerk und damit auch<br />
vom Physical Layer das CIP Sync-Protokoll. Hierzu wer<strong>de</strong>n Uhren<br />
nach IEEE 1588 mit Zeitstempel synchronisiert. Die Uhrensynchronisation<br />
erfor<strong>de</strong>rt eine zusätzliche Hardware. Mit Hilfe <strong>de</strong>r<br />
Priorisierung wer<strong>de</strong>n zyklisch Daten ausgetauscht. Damit <strong>de</strong>r<br />
Datenaustausch ungehin<strong>de</strong>rt, d.h. ohne Kollisionen, funktioniert,<br />
ist <strong>de</strong>r Einsatz von Switches zwingend. Das CIP Sync-Protokoll<br />
ist vollständig kompatibel zum Standard-Ethernet. Zusätzliche<br />
Geräte, die CIP nicht unterstützen, stören <strong>de</strong>swegen die Datenübertragung<br />
nicht.<br />
Ethernet IP schreibt nicht die Nutzung spezieller Infrastrukturkomponenten<br />
vor, so dass die Echtzeitperformance von <strong>de</strong>r<br />
richtigen Auswahl <strong>de</strong>r Komponenten abhängt.<br />
ETHERNET POWERLINK<br />
Ethernet PowerLink hat zwei Modi, <strong>de</strong>n Protected Mo<strong>de</strong> und<br />
<strong>de</strong>n Open Mo<strong>de</strong>. Im Protected Mo<strong>de</strong> wird ein Subnetz für<br />
anspruchsvolle Echtzeitverkehr gebil<strong>de</strong>t, das über einen Rou-<br />
PROFInet-<br />
Kabel<br />
redundante Verbindung<br />
Maschine 1<br />
Bürogebäu<strong>de</strong><br />
Erklärungen:<br />
CD-Campus Distributor/Standortverteiler<br />
FD-Floor Distributor/Etagenverteiler<br />
BD-Building Distributor/Gebäu<strong>de</strong>verteiler<br />
Fertigungshalle<br />
PMD-PROFInet Machine Distributor<br />
MO-Machine Outlet<br />
TO-Telecommunications Outlet/Informationstechnischer Anschluss<br />
Einsatz von Switch-Technologie<br />
einem Namen meist mehrere Protokollvarianten verstecken, die<br />
ohne zusätzliche Hardware nicht realisierbar sind. So existieren<br />
unter einem Namen Protokollvarianten, die vergleichbar <strong>de</strong>m<br />
Standard Ethernet TCP/IP bis hin zu absoluten High-End-<br />
Lösungen sind.<br />
PROFINET<br />
PROFInet unterstützt drei Kanäle. Neben <strong>de</strong>m Standard-TCP/IP-<br />
Kanal, <strong>de</strong>r nicht echtzeitfähig ist, steht ein Soft Realtime (SRT)<br />
und ein Isochroner Realtime (IRT) Kanal zur Verfügung. Wo <strong>de</strong>r<br />
SRT-Kanal primär auf priorisierten Telegrammen beruht, ist<br />
<strong>de</strong>r IRT-Kanal zyklisch aufgebaut. In einem Zyklus steht neben<br />
<strong>de</strong>m Standardkanal ein IRT-Kanal zur Verfügung, <strong>de</strong>r auf Basis<br />
einer Hardwareerweiterung „Switch ASIC“ ausgewertet wird.<br />
Die Profibus-Nutzerorganisation (PNO) hat sich entschie<strong>de</strong>n,<br />
generell für alle Kanäle Switches einzusetzen, die neben <strong>de</strong>n<br />
datentechnischen auch Installationsvorteile bieten. Für IRT-Applikationen<br />
ist ein spezieller Switch ASIC erfor<strong>de</strong>rlich, <strong>de</strong>r <strong>de</strong>n<br />
IRT-Kanal verwaltet.<br />
20<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
ter an das Standardnetz angebun<strong>de</strong>n wird. Innerhalb dieses<br />
Subnetzes wer<strong>de</strong>n unter Vermeidung von Kollisionen zyklisch<br />
Daten zwischen <strong>de</strong>n Teilnehmern ausgetauscht. Der Ablauf wird<br />
durch einen Managing No<strong>de</strong> in ähnlicher Weise wie durch ein<br />
Busmaster koordiniert. Dieses Subnetzwerk ist nicht kompatibel<br />
zum Standard-Ethernet und benötigt als Netzkomponenten Hubs,<br />
also passive Sternverteiler ohne Switch-Funktionalität. Der Open<br />
Mo<strong>de</strong> ist analog an<strong>de</strong>rer Echtzeitkonzepte wie z.B. Ethernet IP zu<br />
sehen. Switches sind hier grundsätzlich nutzbar.<br />
ETHERCAT<br />
EtherCat weicht von <strong>de</strong>r Standardtopologie ab. EtherCat ist immer<br />
als Ring realisiert, bei <strong>de</strong>m das Ethernet-Telegramm je<strong>de</strong>n<br />
Teilnehmer durchläuft. Die direkte Adressierung entfällt. Der<br />
Teilnehmer weiß anhand <strong>de</strong>s Subtelegramms, welche Daten innerhalb<br />
<strong>de</strong>s Telegramms für ihn bestimmt sind, was auch durch eine<br />
zusätzliche Hardware erreicht wird. Auch bei EtherCat erfolgt die<br />
Synchronisation <strong>de</strong>r Uhren über die IEEE 1588.<br />
Im Gegensatz zu Ringen basierend auf Standard Ethernet-Technologie<br />
(Layer 1+2), bei <strong>de</strong>nen <strong>de</strong>r Ring durch <strong>de</strong>n Spanning Tree<br />
Algorithmus getrennt wird, ist bei EtherCat <strong>de</strong>r Ring physikalisch<br />
geschlossen. Damit ist schon von dieser Ebene aus betrachtet ein<br />
Switch nicht sinnvoll.<br />
Es wer<strong>de</strong>n allerdings virtuelle Switche angeboten, die über <strong>de</strong>n<br />
Master die Telegramme an angeschlossene Standard Ethernet-<br />
Gerät weiterleiten.<br />
ENTWICKLUNG DER SWITCH-TECHNOLOGIE<br />
Die Switch-Funktionalität wird zukünftig zum Teil in die Geräte<br />
wan<strong>de</strong>rn, die primär zum Aufbau einer Linientopologie gedacht<br />
sind. Damit fin<strong>de</strong>t eine Integration von Topologie und Gerätefunktion<br />
statt. Das Netzwerk wür<strong>de</strong> seinen autarken Charakter verlieren,<br />
wie es <strong>de</strong>n im Office basierend auf <strong>de</strong>r Norm für strukturierte<br />
Verkabelung (ISO/IEC 11 801) inne hat.<br />
Die Verkabelung wird für diese Geräte nur noch die Geräteverbindung<br />
sein.<br />
Führt man diesen Gedankengang immer weiter aus, so verliert<br />
das Netz gänzlich an Struktur. Der Verlust von Strukturen im<br />
Netz wie<strong>de</strong>rum ist aus Security und Safety, aber auch aus Performance-Gesichtspunkten<br />
wie bei Antriebsapplikationen, nicht<br />
erwünscht. Auch wer<strong>de</strong>n innerhalb eines Schaltschranks Funktionen<br />
auch zukünftig zusammengefasst, die über einen Switch,<br />
<strong>de</strong>r zwischen <strong>de</strong>m Schaltschrank und <strong>de</strong>r Außenwelt liegt (Inbetween),<br />
steckbar ausgeführt sind. Switches entkoppeln nicht<br />
nur datentechnisch son<strong>de</strong>rn auch mechanisch Segmente.<br />
Mit <strong>de</strong>m CBA (Component Based Automation), also <strong>de</strong>m Komponentenmo<strong>de</strong>ll,<br />
ist die PNO in Richtung Strukturierung einen<br />
<strong>de</strong>utlichen Schritt nach vorne gegangen, <strong>de</strong>nn reproduzierbare<br />
Strukturen vereinfachen auch das Engineering gravierend.<br />
Der Verlust jeglicher Struktur ist also nicht das endgültige Ziel,<br />
son<strong>de</strong>rn es ist vielmehr erfor<strong>de</strong>rlich, sinnvolle Strukturen zu<br />
schaffen. Das können sein:<br />
l<br />
Bereiche vernetzter Antriebe<br />
l<br />
Sicherheitsbereiche<br />
l<br />
Komponenten einer Anlage o<strong>de</strong>r mechanische Einheiten<br />
l<br />
Bereiche für das Bedienen und Beobachten<br />
Alle Switches, die zukünftig diese Segmentierung unterstützen,<br />
sind notwendig. Switches für diese Aufgaben haben erweiterte<br />
Funktionen wie z.B. die <strong>de</strong>r Firewall o<strong>de</strong>r <strong>de</strong>s Routers. Weitere<br />
Funktionen aus <strong>de</strong>m Bereich <strong>de</strong>r Diagnose sind <strong>de</strong>nkbar.<br />
Der Switch wird im industriellen Umfeld mit neuen Funktionen<br />
aufgerüstet wer<strong>de</strong>n und müsste gänzlich neu bewertet wer<strong>de</strong>n.<br />
Er wird weiterhin Switch heißen, auch wenn seine Aufgabe mit<br />
<strong>de</strong>r eines „Schalters“ nichts mehr zu tun hat. Er wird mehr und<br />
mehr das Medium zur Strukturierung und Segmentierung von<br />
Netzen sein.<br />
Durchführungs-Switch<br />
Andreas Huhmann<br />
Market Manager Industry<br />
HARTING Deutschland GmbH & Co. KG<br />
andreas.huhmann@HARTING.com<br />
21
Topthema<br />
TECHNOLOGIE<br />
Lutz Herrmann<br />
Robuste Ethernet-Technologie für sauberes Wasser<br />
Ethernet wird in <strong>de</strong>r industriellen Umgebung zunehmend<br />
auch als Ersatz o<strong>de</strong>r Ergänzung für die klassischen Feldbussysteme<br />
eingesetzt. Bessere Wartung mit standardisierten<br />
Protokollen bzw. Fernwartung sind gera<strong>de</strong> auch wegen <strong>de</strong>s<br />
höheren Datendurchsatzes mit Ethernet wesentlich einfacher<br />
und besser zu leisten. So macht es oft Sinn, im ersten<br />
Schritt Ethernet auch als Ergänzung zum vorhan<strong>de</strong>nen Feldbussystem<br />
zu installieren und dieses von <strong>de</strong>n Service- und<br />
Wartungsaufgaben zu entlasten.<br />
Dank <strong>de</strong>s erwähnten hohen Datendurchsatzes und <strong>de</strong>r weltweit<br />
standardisierten Protokolle kann Ethernet jedoch wesentlich<br />
mehr, als lediglich die Feldbussysteme von <strong>de</strong>n Service- und Diagnoseaufgaben<br />
zu entlasten. So sind zusätzlich zur „normalen“<br />
Datenübertragung Ton- und Bildübertragung problemlos möglich.<br />
Die hierfür standardisierten Protokolle wie z.B. Voice-over-IP stehen<br />
zur Verfügung.<br />
Hat Ethernet seine Fähigkeit und Stabilität im Echtzeitbereich<br />
beim Kun<strong>de</strong>n unter Beweis gestellt, wer<strong>de</strong>n auch mehr und mehr<br />
Feldbussysteme Schritt für Schritt durch Ethernet ersetzt wer<strong>de</strong>n<br />
können, so dass in Zukunft oft nur ein einziges leistungsfähiges<br />
Netzwerk für alle Aufgaben installiert wird.<br />
DER HARTING-ANSATZ<br />
Für die Ethernet-Netzwerkstruktur wer<strong>de</strong>n <strong>de</strong>rzeit überwiegend<br />
IP 20-Komponenten eingesetzt. Diese haben keinen beson<strong>de</strong>ren<br />
Schutz gegen Umwelteinflüsse wie Staub und Spritz- o<strong>de</strong>r Strahlwasser.<br />
Sie müssen in Schaltschränke (zentral) o<strong>de</strong>r Klemmenkästen<br />
(<strong>de</strong>zentral) montiert wer<strong>de</strong>n.<br />
In vielen Ethernet-Netzwerkstrukturen im Industriebereich ist<br />
es erfor<strong>de</strong>rlich, von <strong>de</strong>r traditionellen Sternstruktur, die übertragungstechnisch<br />
die optimale Verbindung darstellt, abzuweichen,<br />
da diese hier in punkto Verkabelungsaufwand und Kosten<br />
Applikation<br />
22<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
nicht praktikabel ist. Hier wer<strong>de</strong>n die Netzwerkstrukturen an<br />
die bei <strong>de</strong>n Feldbussystemen übliche Bus- bzw. Linienstruktur<br />
angepasst.<br />
Das be<strong>de</strong>utet, dass <strong>de</strong>zentrale Ethernet-Teilnehmer im Feld, also<br />
außerhalb <strong>de</strong>s Schaltschrankes, in <strong>de</strong>r Schutzart IP 67 ausgeführt<br />
sind o<strong>de</strong>r in <strong>de</strong>zentralen Klemmenkästen in <strong>de</strong>r Schutzart IP 20<br />
untergebracht sind. Somit wer<strong>de</strong>n auch die bei Ethernet erfor<strong>de</strong>rlichen<br />
aktiven Netzwerkkomponenten wie Switches und Hubs<br />
<strong>de</strong>zentral in <strong>de</strong>r Nähe <strong>de</strong>r Teilnehmer entwe<strong>de</strong>r als IP 67-Geräte<br />
o<strong>de</strong>r innerhalb von schon vorhan<strong>de</strong>nen Klemmenkästen installiert.<br />
Ein Vorteil <strong>de</strong>r reinen IP 67-Lösung ist die Montage an fast<br />
je<strong>de</strong>m Ort <strong>de</strong>r Anlage ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen. Auch<br />
ist die Nachrüstung einer bestehen<strong>de</strong>n Anlage mit IP 67-Komponenten<br />
einfacher zu realisieren.<br />
ControlNet/DeviceNet basiert. Bei<strong>de</strong> Netzwerke sind mit <strong>de</strong>m<br />
SCADA-System in <strong>de</strong>r Überwachungszentrale verbun<strong>de</strong>n.<br />
Mit Hilfe <strong>de</strong>s Ethernet-Netzwerkes wer<strong>de</strong>n unabhängig vom Steuerungsnetzwerk<br />
und ohne Beeinflussung <strong>de</strong>r Steuerungsdaten<br />
die Überwachung von Ventilen und Pumpen <strong>de</strong>r Wasserfiltereinheiten<br />
für Service- und Wartungszwecke freigeschaltet sowie<br />
Überwachungs-, Service- und Wartungsdaten ausgetauscht. So<br />
ist z.B. das Überwachungspersonal je<strong>de</strong>rzeit darüber informiert,<br />
Das Ethernet Produktprogramm von <strong>harting</strong> unterstützt mit<br />
Switches und Hubs in unterschiedlichen Ausführungen sowie<br />
passiven Infrastrukturkomponenten diese optimierten <strong>de</strong>zentralen<br />
Strukturen und bietet somit einen ganzheitlichen Lösungsansatz<br />
im industriellen Umfeld mit folgen<strong>de</strong>n Eigenschaften:<br />
l<br />
Hohe Schutzart IP 65 / IP 67<br />
l<br />
Temperaturbereich von - 40 °C bis + 70 °C<br />
l<br />
Hohe EMV und mechanische Verträglichkeit gegen Schock und<br />
Vibration<br />
l<br />
Robustes Metallgehäuse<br />
l<br />
Plug & Play<br />
EIN INDUSTRIELLES DIAGNOSE-NETZWERK<br />
AUF ETHERNET BASIS<br />
Das britische Unternehmen Earthtech Engineering Ltd. plant und<br />
konstruiert für Industrieanlagen die Wasseraufbereitung, z.B. die<br />
Überwachung <strong>de</strong>r Wasserfiltereinheiten.<br />
Eine <strong>de</strong>r Anfor<strong>de</strong>rungen war die klare Trennung von Steuerungsund<br />
Diagnosedaten. Hinzu kommt eine raue ungeschützte Umgebung,<br />
die robuste Komponenten in hoher Schutzart erfor<strong>de</strong>rt. Des<br />
Weiteren sind kürzestmögliche Installations- und Inbetriebnahmezeiten<br />
zu gewährleisten.<br />
Aktive Netzkomponenten<br />
ob die Filter und die zugehörige Regelstrecke sich im erfor<strong>de</strong>rlichen<br />
Arbeitsbereich befin<strong>de</strong>n. Zusätzlich ist jeweils ein Port <strong>de</strong>r<br />
Ethernet Switches frei als Diagnoseport verfügbar, so dass sich<br />
das Wartungspersonal direkt vor Ort in das System mit einem<br />
Hand Held PC einloggen kann, um die nötigen Informationen zu<br />
beziehen.<br />
ZUSAMMENFASSUNG<br />
Am Beispiel dieser Applikation wird <strong>de</strong>utlich, dass <strong>de</strong>r <strong>harting</strong>-<br />
Ansatz <strong>de</strong>r ganzheitlichen Ethernet-Lösung in IP 65 / IP 67 <strong>de</strong>m<br />
Kun<strong>de</strong>n <strong>de</strong>utliche Vorteile bringt und diese auch von ihm wahrgenommen<br />
wer<strong>de</strong>n. Die Hauptgrün<strong>de</strong> für eine Auswahl dieser<br />
Lösung waren die Netzwerk- und Lösungskompetenz, die hohe<br />
Schutzart <strong>de</strong>r Komponenten (IP 65 / IP 67), Plug & Play-Aspekte<br />
zur Verkürzung von Installations- und Inbetriebnahmezeiten, die<br />
robuste Konstruktion passend zur rauen Umgebung in <strong>de</strong>r Wasseraufbereitung<br />
und <strong>de</strong>r ganzheitliche <strong>harting</strong> Ethernet-Ansatz.<br />
DIE HARTING-LÖSUNG<br />
Die passen<strong>de</strong> Lösung von <strong>harting</strong>, die so bereits im Einsatz<br />
ist, besteht aus einem kleinen Ethernet-Netzwerk für eine raue<br />
Umgebung mit zwei Ethernet Switches ESC 67-10 TP05U. Dieses<br />
Netzwerk arbeitet parallel zum Steuerungsnetzwerk, welches auf<br />
Lutz Herrmann<br />
Product Manager Devices<br />
HARTING Electric GmbH & Co. KG<br />
lutz.herrmann@HARTING.com<br />
23
Topthema<br />
TECHNOLOGIE<br />
Heiko Frese<br />
Eine durchführen<strong>de</strong> Verbindung:<br />
In-between Ethernet Switch ESC 67-30<br />
Die reine Sterntopologie für Ethernet, wie sie in <strong>de</strong>r „Office-<br />
Welt“ als Standard vorkommt, ist in <strong>de</strong>r Industrieautomation<br />
mit ihren typischen Anlagenstrukturen nicht immer sinnvoll.<br />
Hier geht <strong>de</strong>r Trend in Richtung Ring- bzw. Linientopologien<br />
o<strong>de</strong>r <strong>de</strong>ren Mischformen, die durch <strong>de</strong>n Einsatz von aktiven<br />
Netzwerkkomponenten realisiert wer<strong>de</strong>n.<br />
Um <strong>de</strong>n Verkabelungsaufwand sowie die Installationskosten gering<br />
zu halten, ist es erfor<strong>de</strong>rlich, aktive Netzwerkkomponenten<br />
wie Switch und Hub auch für <strong>de</strong>zentrale Anlagenstrukturen in<br />
hoher Schutzart auszuführen.<br />
BISHERIGER STAND<br />
Für die kollisionsfreie Vernetzung von Ethernet-Teilnehmern<br />
(z. B. Steuerungen, I/O-Module) innerhalb eines Schaltschrankes<br />
sind mittlerweile auch IP 20-Switches am Markt verfügbar,<br />
die die erhöhten Ansprüche (Umgebungsbedingungen, EMV)<br />
im industriellen Umfeld berücksichtigen. Die Vernetzung zu<br />
weiteren Teilnehmern an <strong>de</strong>r Maschine o<strong>de</strong>r in <strong>de</strong>r Fabrikhalle<br />
muss aber mit zusätzlichen Komponenten gelöst wer<strong>de</strong>n. Dabei<br />
wer<strong>de</strong>n Wanddurchführungen und Steckverbindungen in hoher<br />
Schutzart (IP 65 / 67) am Schaltschrank eingesetzt. Diese Lösung<br />
hat <strong>de</strong>n Nachteil, dass keine Status-/Diagnoseinformationen über<br />
die Datenverbindung außerhalb<br />
<strong>de</strong>s Schaltschrankes (z.<br />
B. bei verriegelter Schaltschranktür)<br />
vorhan<strong>de</strong>n sind.<br />
Hier setzt <strong>de</strong>r neu entwickelte<br />
In-between Ethernet<br />
Switch von <strong>harting</strong> an.<br />
NEUE LÖSUNG<br />
In einem robusten Metall gehäuse<br />
in Schutzart IP 65/67<br />
ist ein 5-Port Ethernet Switch<br />
integriert. Das kompakte<br />
Gehäuse mit einer Grundfläche<br />
von 105 x 105 mm<br />
In-between Ethernet Switch<br />
und einer Höhe von 40 mm<br />
wird außen an <strong>de</strong>n Schaltschrank montiert und bietet 2 steckbare,<br />
industriegeeignete Ethernet-Schnittstellen in hoher Schutzart.<br />
An <strong>de</strong>r Geräterück- bzw. -unterseite befin<strong>de</strong>n sich 3 Ethernet-<br />
Schnittstellen, eine Schnittstelle für die Spannungsversorgung<br />
und ein Alarmkontakt. Diese IP 20-Schnittstellen wer<strong>de</strong>n beim<br />
Aufschrauben <strong>de</strong>s Gehäuses an <strong>de</strong>n Schaltschrank mittels eines<br />
Dichtringes zum Schaltschrank hin abgedichtet. Innerhalb <strong>de</strong>s<br />
Schaltschrankes kann mit standardisierten IP 20-Patchkabeln<br />
eine Vernetzung <strong>de</strong>r dort vorhan<strong>de</strong>nen Ethernet-Teilnehmer<br />
(Steuerungen, I/O-Module, Antriebe, Service-Schnittstelle) über<br />
<strong>de</strong>n Switch vorgenommen wer<strong>de</strong>n.<br />
Nach <strong>de</strong>r Vernetzung <strong>de</strong>r IP 20 Ethernet-Teilnehmer innerhalb <strong>de</strong>s<br />
Schaltschrankes wird die Vernetzung zu weiteren Schaltschrän-<br />
Linien-/Stern -Vernetzung in <strong>de</strong>r Automatisierungstechnik<br />
mit Switches von HARTING in hoher Schutzart<br />
ken o<strong>de</strong>r <strong>de</strong>zentralen Modulen über die 2 Ethernet-Schnittstellen<br />
in hoher Schutzart aufgebaut.<br />
Der In-between Ethernet Switch unterstützt sowohl Linienstrukturen<br />
in weitläufigen Anlagen (z.B. För<strong>de</strong>ranlagen) als<br />
auch Stern-/Linienstrukturen, die von einem Schaltschrank<br />
ausgehend die weiteren Komponenten direkt in o<strong>de</strong>r an <strong>de</strong>r<br />
Maschine vernetzen.<br />
DIAGNOSE<br />
Durch das integrierte Anzeigefeld können während <strong>de</strong>s Produktionsprozesses<br />
Statusinformationen über die Datenkommunikation<br />
von außen (z.B. vom Maschinenführer) eingesehen wer<strong>de</strong>n. Im<br />
Störungsfall signalisieren diese LED's wichtige Informationen,<br />
die die Fehlerortung innerhalb <strong>de</strong>r Anlage beschleunigen.<br />
24<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Zusätzlich kann eine Störung direkt über <strong>de</strong>n im Switch integrierten<br />
Alarmkontakt zur Leitwarte bzw. zur Störungszentrale<br />
übermittelt wer<strong>de</strong>n.<br />
ZUSAMMENFASSUNG<br />
Der In-between Ethernet Switch ESC 67-30 von <strong>harting</strong> schließt<br />
die Lücke zwischen Schaltschrank (IP 20-Variante) und rauer<br />
Industrieumgebung (IP 67-Variante). Er gewährleistet die Vernetzung<br />
mit weiteren Teilnehmern an <strong>de</strong>r Maschine sowohl in<br />
Linienstrukturen als auch in Stern-/Linienstrukturen und verbin<strong>de</strong>t<br />
zwei Welten miteinan<strong>de</strong>r.<br />
Heiko Frese<br />
Product Manager Devices<br />
HARTING Electric GmbH & Co. KG<br />
heiko.frese@HARTING.com<br />
25
Topthema<br />
INTERNATIONAL<br />
Kai Nurmenniemi<br />
OBSAI bereitet <strong>de</strong>n Weg<br />
für offene Spezifikationen bei Base Station-Modulen<br />
Bisher haben die Hersteller von Mobilfunknetzwerken überwiegend<br />
firmenspezifische Module für Base Transceiver<br />
Stations (BTS) entwickelt. Eine <strong>de</strong>r wichtigsten Herausfor<strong>de</strong>rungen<br />
für die Zukunft besteht jetzt darin, kostengünstige<br />
Produkte für <strong>de</strong>n Aufbau von Base Stations zu entwickeln,<br />
mit <strong>de</strong>nen die Betreiber von Telekommunikationsnetzen<br />
neue Services kostengünstig und schnell einführen können.<br />
Dieser Ansatz wird von <strong>de</strong>r Technologiegruppe <strong>harting</strong> und<br />
mehreren an<strong>de</strong>ren Unternehmen unterstützt.<br />
vices erfor<strong>de</strong>rlich ist. In letzter Zeit eingeführte und <strong>de</strong>mnächst<br />
geplante Services wie Content-Download, Location Based Applications,<br />
MMS (Multimedia Messaging Service), Presence Services,<br />
Transactional Services und Vi<strong>de</strong>o-Streaming erhöhen nicht nur<br />
die Komplexität <strong>de</strong>r Infrastruktur, son<strong>de</strong>rn wer<strong>de</strong>n auch für eine<br />
weitere Zunahme <strong>de</strong>s Netzverkehrs sorgen (siehe Abb. 1). Eine<br />
große Anzahl von Basisstationen ist erfor<strong>de</strong>rlich, um die mobilen<br />
Technologien <strong>de</strong>r nächsten Generation anbieten zu können und<br />
eine ausreichen<strong>de</strong> Kapazität für die steigen<strong>de</strong> Marktnachfrage<br />
bereitzustellen.<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Monthly data consumption per subscriber (MB)<br />
Mobile data<br />
Voice<br />
2001 '02 '03 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 2011<br />
Abb. 1: Zunahme <strong>de</strong>s Netzverkehrs<br />
Die Open Base Station Architecture<br />
Initiative (OBSAI) hat eine komplette<br />
Serie offener Spezifikationen für die<br />
wichtigsten Modulschnittstellen <strong>de</strong>r<br />
Basisstations-Architektur entwickelt.<br />
Nur so kann ein offener Markt Realität<br />
wer<strong>de</strong>n.<br />
Zu <strong>de</strong>n größten Problemen, mit <strong>de</strong>nen<br />
Mobilfunknetzbetreiber und an<strong>de</strong>re<br />
Service-Provi<strong>de</strong>r im mobilen Telekommunikationsmarkt<br />
in naher Zukunft zu<br />
kämpfen haben, zählen die steigen<strong>de</strong>n<br />
Kosten für die Infrastruktur, die zur<br />
Bereitstellung <strong>de</strong>r erfor<strong>de</strong>rlichen Bandbreiten<br />
für neueste mobile Internet-Ser-<br />
Quelle: OBSAI<br />
Open<br />
interfaces<br />
RP3<br />
RP2<br />
Radio<br />
Processing<br />
Transport<br />
KOMPLEX UND TROTZDEM KOSTENGÜNSTIG<br />
Eine größere Komplexität führt in <strong>de</strong>r Regel zu höheren Kapitalinvestitionen<br />
und Betriebskosten. In einem zunehmend<br />
wettbewerbsintensiven Markt wird es für die Mobilfunknetzbetreiber<br />
immer schwieriger, die potentiellen Kostensteigerungen<br />
aufzufangen, die diese Entwicklung mit sich bringt. Auch die<br />
Kosten für Basisstationen und ihre Implementierung wer<strong>de</strong>n sich<br />
entschei<strong>de</strong>nd auf die Profitabilität <strong>de</strong>r Netzbetreiber auswirken.<br />
Mit <strong>de</strong>m Ausbau von Netzwerken <strong>de</strong>r nächsten Generation und<br />
<strong>de</strong>m Anstieg <strong>de</strong>r Anzahl von Teilnehmern wer<strong>de</strong>n mehr und mehr<br />
Basisstationen benötigt, um die vom Markt nachgefragte größere<br />
Deckung und höhere Kapazität anbieten zu können. Deshalb ist<br />
nach neuen kostengünstigeren Wegen bei <strong>de</strong>r Entwicklung von<br />
System Software<br />
Antenna Line Mechanics Power System<br />
WCDMA GSM/EDGE CDMA2000 …<br />
Base Band<br />
IP ATM E1 T1 …<br />
RP1<br />
Abb. 2: OBSAI Base Station-Überblick<br />
Control<br />
26<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Infrastrukturausrüstung zu suchen. Nur so können die hohen<br />
Kosten reduziert wer<strong>de</strong>n, die bei konventionellen Entwicklungsmetho<strong>de</strong>n<br />
unweigerlich anfallen. Bei <strong>de</strong>r riesigen Anzahl aufzubauen<strong>de</strong>r<br />
Basisstationen wirkt sich schon eine kleine kostenwirksame<br />
Verbesserung je<strong>de</strong>r BTS enorm auf die Gesamtinvestition<br />
aus, die ein Betreiber zu tätigen hat.<br />
WICHTIGE MARSCHRICHTUNG FÜR DIE BRANCHE<br />
Die Open Base Station Architecture Initiative (OBSAI) ist eine<br />
kontinuierlich wachsen<strong>de</strong> Gruppe von Industrieunternehmen mit<br />
heute 63 Mitglie<strong>de</strong>rn, bei <strong>de</strong>nen es sich um führen<strong>de</strong> Anbieter von<br />
Basisstationen sowie Modul- und Bauteilehersteller han<strong>de</strong>lt. Die<br />
Mitglie<strong>de</strong>r von OBSAI haben eine komplette Serie offener Spezifikationen<br />
für die Base Station-Architektur entwickelt. Durch Definition<br />
einer modularen Basisarchitektur und <strong>de</strong>taillierte Spezifikationen<br />
für die internen Schnittstellen (siehe Abb. 2) will OBSAI<br />
einen offenen Markt für Mobilfunkbasisstationen schaffen.<br />
VORTEILE DER OFFENHEIT<br />
Ein offener Markt trägt in erheblicher Weise zur Reduzierung<br />
<strong>de</strong>s Aufwands und <strong>de</strong>r Kosten bei, die üblicherweise mit <strong>de</strong>r Entwicklung<br />
neuer Base Station-Produkte verbun<strong>de</strong>n sind. Wenn<br />
„Off-the-shelf“-Basisstationsmodule angeboten wer<strong>de</strong>n, können<br />
die Hersteller ihre Entwicklungsbemühungen auf die Schaffung<br />
zusätzlicher Werte für die Basisstation konzentrieren, was für<br />
gesteigerte Innovationskraft und letztendlich kostengünstigere<br />
Produkte sorgt. Weil auf diese Weise zu<strong>de</strong>m die Produktentwicklungszeiten<br />
reduziert wer<strong>de</strong>n, stehen neue Basisstationsfunktionen<br />
noch schneller für <strong>de</strong>n Markt zur Verfügung.<br />
Die Netzbetreiber profitieren so nicht nur vom stärkeren Wettbewerb<br />
zwischen <strong>de</strong>n Anbietern von Basisstationen, son<strong>de</strong>rn können<br />
neue und fortschrittliche Services auch schneller auf <strong>de</strong>n Markt<br />
bringen. Und auch für <strong>de</strong>n Endnutzer ist diese Entwicklung von<br />
Vorteil. Er kann mobile Services zu einem annehmbaren Preis<br />
nutzen und schneller über neue Serviceleistungen verfügen.<br />
KOMPLETTE SERIE VON INTERFACE-SPEZIFIKATIONEN<br />
OBSAI hat jetzt eine komplette Serie <strong>de</strong>taillierter Interface-Spezifikationen<br />
beschrieben, die die Funktionen aller grundsätzlichen<br />
Module von Basisstationen ab<strong>de</strong>cken: Steuerung, Transport,<br />
Grundbandbreite und Funk. Die OBSAI-Architektur zeichnet sich<br />
durch eine <strong>de</strong>utliche funktionale Trennung und <strong>de</strong>taillierte interne<br />
Schnittstellenspezifikationen aus, mit <strong>de</strong>ren Hilfe die Hersteller<br />
Module schaffen können, die wirklich mit allen OBSAI-fähigen<br />
Basisstationen kompatibel sind. OBSAI initiiert dadurch einen<br />
neuen, wettbewerbsintensiven Markt interoperativer Module,<br />
<strong>de</strong>r aufgrund seiner Größenordnung zu erheblich geringeren<br />
Kosten führt.<br />
HARTING UNTERSTÜTZT OBSAI<br />
<strong>harting</strong> ist seit September 2003 ein unterstützen<strong>de</strong>s Mitglied von<br />
OBSAI. Die Aktivitäten von <strong>harting</strong> im Wireless-Markt stimmen<br />
mit <strong>de</strong>r OBSAI-Grundrichtung überein. Die Spezifikationen geben<br />
<strong>harting</strong> die Möglichkeit, eine große Gruppe von Herstellern von<br />
Wireless Base Stations sowie Modulhersteller durch einheitliche,<br />
<strong>de</strong>m neuesten Stand <strong>de</strong>r Technik entsprechen<strong>de</strong> Verbindungslösungen<br />
zu unterstützen. <strong>harting</strong> hat seine umfassen<strong>de</strong>n Technologie-<br />
und Dienstleistungskompetenzen bei OBSAI eingebracht,<br />
um zur Definition von Verbindungsspezifikationen beizutragen.<br />
Die har-bus® HM Signal- und HM Power-Steckverbin<strong>de</strong>r entsprechen<br />
<strong>de</strong>n OBSAI-Spezifikationen und stellen eine zuverlässige<br />
und kostengünstige Lösung für <strong>de</strong>n Anschluss von Plug-in-Einheiten<br />
an Rückwandplatinen dar. Die Steckverbin<strong>de</strong>rlösung von<br />
<strong>harting</strong> bietet eine hun<strong>de</strong>rtprozentige Steck-Kompatibilität mit<br />
OBSAI Base Station-Modulen.<br />
Kai Nurmenniemi<br />
Application Engineer<br />
HARTING Oy Finnland<br />
kai.nurmenniemi@HARTING.com<br />
Abb. 3: har-bus® HM Signal- und HM Power-Steckverbin<strong>de</strong>r<br />
27
Topthema<br />
STANDARDS<br />
Jörg Hehlgans<br />
PICMG-AMC –<br />
HARTING parecon®-Technologie weist <strong>de</strong>n Weg!<br />
Vielleicht ist Ihnen <strong>de</strong>r Name PICMG kein Begriff.<br />
Sollten Sie jedoch seit 1994 – <strong>de</strong>m Jahr, in <strong>de</strong>m diese<br />
Organisation gegrün<strong>de</strong>t wur<strong>de</strong> – einen PC benutzt<br />
haben, haben Sie mit an Sicherheit grenzen<strong>de</strong>r Wahrscheinlichkeit<br />
Erfahrungen aus erster Hand mit <strong>de</strong>n<br />
Arbeitsergebnissen dieser Organisation gemacht, ohne<br />
es zu wissen.<br />
Entsprechend <strong>de</strong>m <strong>harting</strong>-Ansatz, sich frühzeitig an<br />
Design-in-Aktivitäten zu beteiligen, hat sich <strong>harting</strong><br />
Electro-Optics in <strong>de</strong>n letzten bei<strong>de</strong>n Jahren aktiv bei<br />
PICMG engagiert.<br />
Der PICMG (PCI Verband <strong>de</strong>r Hersteller von Industrie-<br />
Computern) ist ein Konsortium von über 600 Unternehmen,<br />
die gemeinsam allgemein zugängliche Spezifikationen für<br />
High Performance-Telekommunikations- und industrielle<br />
EDV-Anwendungen entwickeln. Die Mitglie<strong>de</strong>r dieses<br />
Konsortiums, zu <strong>de</strong>m führen<strong>de</strong> Unternehmen wie Intel,<br />
Motorola, Lucent, Nortel o<strong>de</strong>r Nokia zählen, entwickeln<br />
bereits seit langem technologische Spitzenprodukte für<br />
diese Branchen. Zu <strong>de</strong>n PICMG-Spezifikationen gehören<br />
28<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
eispielsweise CompactPCI®<br />
für Eurocard, Rackmount-Anwendungen<br />
und PCI/ISA für<br />
Passive-Backplane-Systeme und<br />
standardisierte Karten.<br />
Die neueste Entwicklung von<br />
PICMG – die Advanced Telecom<br />
Computing Architecture (AdvancedTCA®<br />
o<strong>de</strong>r ATCA) – stellt die<br />
größte Spezifikationsbemühung<br />
in <strong>de</strong>r Geschichte <strong>de</strong>s PICMG dar.<br />
Neben <strong>harting</strong> waren über 100<br />
Unternehmen an dieser Entwicklung<br />
beteiligt. Bei AdvancedTCA<br />
han<strong>de</strong>lt es sich um eine neue Serie<br />
von PICMG-Spezifikationen<br />
(3.X) für die Anfor<strong>de</strong>rungen <strong>de</strong>r<br />
Next Generation-Kommunikationstechnik<br />
<strong>de</strong>r Netzbetreiber.<br />
Diese Serie von Spezifikationen<br />
berücksichtigt die neuesten Trends <strong>de</strong>r High Speed Interconnect-<br />
Technologien sowie die Prozessoren <strong>de</strong>r nächsten Generation<br />
und verbesserte Leistungsparameter in Bezug auf Reliability,<br />
Manageability und Serviceability.<br />
Dies ist ein äußerst ambitioniertes Projekt, da die Standardisierung<br />
hier sehr viel mehr in die Tiefe geht als in vorherigen<br />
Generationen. Die Systemlieferanten, die unter <strong>de</strong>m Druck stehen,<br />
ihre eigenen Research & Development-Ressourcen zu beschnei<strong>de</strong>n,<br />
können <strong>de</strong>mnächst auf einen Pool interoperabler COTS<br />
(Commercial Off-The-Shelf-) Komponenten zurückgreifen, <strong>de</strong>r es<br />
ihnen ermöglicht, Systeme mit einem Minimum an „clean-paper<br />
<strong>de</strong>sign“-Aufwand zu entwickeln.<br />
Die Beteiligung von <strong>harting</strong> EO bezieht sich auf eine <strong>de</strong>r<br />
Schlüsselkomponenten dieser neuen Architektur, <strong>de</strong>n Advanced<br />
Mezzanine Card (AMC)-Steckverbin<strong>de</strong>r. Die<br />
„z-pluggable“-Hochleistungsverbin<strong>de</strong>r wer<strong>de</strong>n<br />
für hot-swap-fähige Prozessoren und Transceiver-Module<br />
auf Tochter-Karten benötigt.<br />
Die rückwärtige Kante dieser Module wird<br />
über eine kleine Reihe oberflächenmontierter<br />
z-pluggable-Steckverbin<strong>de</strong>r mit <strong>de</strong>m Motherboard<br />
verbun<strong>de</strong>n.<br />
Neben <strong>harting</strong> EO legten auch Molex, Samtec,<br />
Tyco und Yamaichi Vorschläge für die Gestaltung<br />
dieses Steckverbin<strong>de</strong>rs zur Begutachtung<br />
Baugruppe aus 3 Carrier-<br />
Bla<strong>de</strong>s mit jeweils 8 AMCs<br />
Units (K)<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Server Bla<strong>de</strong>s Forecast<br />
2003 2004 2005 2006 2007<br />
Der Anhang A beschreibt insgesamt 6 modulare Steckverbin<strong>de</strong>rkonstruktionen,<br />
die in 3 Gehäusevarianten montiert sind.<br />
Diese Konstruktionen weisen alle eine Breite von 85 Kontakten<br />
auf und <strong>de</strong>cken bis zu 340 Kontakte ab. Davon sind zwischen<br />
15 und 84 Kontakte als differenzielle Paare mit einer Bandbreite<br />
von über 12,5 Gb/s ausgeführt.<br />
durch die PICMG-Mitglie<strong>de</strong>r vor. Aufgrund <strong>de</strong>r nicht geringen<br />
Unterstützung durch Intel gewann die <strong>harting</strong> parecon®-Lösung<br />
die anschließen<strong>de</strong> Abstimmung. Tatsächlich votierten alle<br />
potentiellen Anwen<strong>de</strong>r für <strong>harting</strong> parecon, während lediglich<br />
die Lieferanten von Steckverbin<strong>de</strong>rn dagegen stimmten.<br />
Danach war <strong>harting</strong> die treiben<strong>de</strong> Kraft bei <strong>de</strong>r Entwicklung<br />
dieser Steckverbin<strong>de</strong>rfamilie. <strong>harting</strong> empfahl weitere Modifikationen<br />
und Verbesserungen und bemühte sich entschie<strong>de</strong>n<br />
darum, so viele Anwen<strong>de</strong>ranfor<strong>de</strong>rungen wie möglich zu berücksichtigen.<br />
Es wur<strong>de</strong>n Hun<strong>de</strong>rte von Zeichnungen und 3-D-<br />
Ansichten erzeugt und <strong>harting</strong> EO übernahm sogar <strong>de</strong>n Entwurf<br />
<strong>de</strong>r mechanischen Konstruktion für die Kartenführung, als <strong>de</strong>r<br />
ursprüngliche Anbieter aus <strong>de</strong>m Projekt ausstieg. Diese herausfor<strong>de</strong>rn<strong>de</strong><br />
Konstruktionsaufgabe hat zu innovativen Lösungen in<br />
einem Bereich geführt, <strong>de</strong>r außerhalb <strong>de</strong>s normalen Umfangs <strong>de</strong>r<br />
<strong>harting</strong>- Aktivitäten liegt, und möglicherweise kann die Technologiegruppe<br />
<strong>harting</strong> hier in einer Weise zusätzlich profitieren, die<br />
zu Beginn <strong>de</strong>s Programms nicht vorherzusehen war.<br />
Das Dokument im Anhang A, das die Spezifikationen dieser<br />
Steckverbin<strong>de</strong>rfamilie beschreibt, wur<strong>de</strong> von <strong>harting</strong> EO erstellt<br />
und Mitte Dezember 2003 offiziell von <strong>de</strong>r Arbeitsgruppe <strong>de</strong>s<br />
PICMG angenommen.<br />
Bis jetzt wur<strong>de</strong>n die Teil-Systeme <strong>de</strong>r Telekommunikationsnetze<br />
bei hohem Kostenaufwand von einzelnen Firmen separat entwickelt<br />
und gefertigt.<br />
Units (K)<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Non-Server Bla<strong>de</strong>s Forecast<br />
2003 2004 2005 2006 2007<br />
Prognose <strong>de</strong>r Commercial Unit je Segment für AdvancedTCA Bla<strong>de</strong>s, 2003-07<br />
Wireless Access<br />
Wireless Edge<br />
Wireline Access<br />
Edge<br />
New Access Edge<br />
Core<br />
Signaling<br />
Source: RHK Inc.<br />
29
Ein wichtiger Grund ist die fehlen<strong>de</strong> gemeinsame Plattform und<br />
damit die nicht abgesicherte Kompatibilität. Je<strong>de</strong>s dieser Teil-Systeme<br />
stammt aus einer an<strong>de</strong>ren Branche – Computer, Festnetztelekommunikation,<br />
Mobilfunktelekommunikation, Kabel-TV –<br />
und sie haben jeweils ihre eigene Infrastruktur und ihre<br />
spezifischen Denkansätze aufgebaut. Die unabhängig voneinan<strong>de</strong>r<br />
entwickelten Lösungen ähneln sich zwar konzeptionell, sind<br />
jedoch nicht automatisch interoperabel.<br />
Die Akzeptanz eines je<strong>de</strong>n Systems wird ausbleiben, solange die<br />
Kun<strong>de</strong>n nicht davon zu überzeugen sind, dass alle ihre potentiellen<br />
Schnittstellen innerhalb eines angemessenen Zeitraums ihre<br />
Aufgabe als kompatibles System erfüllen können.<br />
Die Annahme <strong>de</strong>s ATCA-Standards wird eine weitere Annäherung<br />
zwischen <strong>de</strong>n Computer-, Telekommunikations- und CATV-Netzwerken<br />
för<strong>de</strong>rn. Heute verfügen diese Branchen jeweils über ihre<br />
eigenen Standards und über ihr eigenes spezialisiertes Processing-Equipment,<br />
so dass sich eine Integration kompliziert gestaltet.<br />
Doch neben einer kosteneffektiven Bandbreitenerweiterung<br />
ermöglicht <strong>de</strong>r ATCA-Standard die Handhabung und Kombination<br />
vorhan<strong>de</strong>ner Signalprotokolle je<strong>de</strong>r dieser Branchen innerhalb<br />
eines einzigen Racks.<br />
Gegenwärtig übertrifft das Tempo <strong>de</strong>r Chip-Entwicklung <strong>de</strong>n<br />
typischen Lebenszyklus <strong>de</strong>r Telekomsysteme von 5 bis 10 Jahren<br />
erheblich. Die Annahme einer neuen Architektur ist wahrscheinlicher,<br />
wenn sich ein bestehen<strong>de</strong>s System <strong>de</strong>m En<strong>de</strong> seines<br />
Lebenszyklusses nähert und/o<strong>de</strong>r die Grenzen seiner „Upgra<strong>de</strong>ability“<br />
erreicht hat.<br />
Dies be<strong>de</strong>utet, dass ATCA gera<strong>de</strong> zur rechten Zeit vorgestellt wird,<br />
um in einigen potentiellen Anwendungen berücksichtigt wer<strong>de</strong>n<br />
zu können. Dies ist nur ein kleines Beispiel für die Herausfor<strong>de</strong>rung,<br />
die <strong>de</strong>r Breitband-Industrie bevorsteht. Es wirft jedoch auch<br />
ein Licht auf die Möglichkeiten zukünftiger Geschäftsfel<strong>de</strong>r, die<br />
bereits heute prognostiziert wer<strong>de</strong>n.<br />
Jörg Hehlgans<br />
Market Development Manager<br />
HARTING Electro-Optics GmbH & Co KG<br />
joerg.hehlgans@HARTING.com<br />
Zukünftige Netzwerkarchitektur – Geplante Netzwerkarchitektur mit AdvancedTCA<br />
30<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
3D-Mo<strong>de</strong>ll <strong>de</strong>s Demonstrators für AMC<br />
Impedanz <strong>de</strong>r differentiellen Leitungen<br />
HARTING parecon®<br />
2003 erstmals weltweit vorgestellt, hat die <strong>harting</strong> parecon-<br />
Technologie für High-Speed-Steckverbin<strong>de</strong>r nicht nur ein breites<br />
Kun<strong>de</strong>ninteresse für verschie<strong>de</strong>nste Anwendungen, son<strong>de</strong>rn<br />
auch Eingang bei Standardisierungen gefun<strong>de</strong>n, die eine große<br />
Verbreitung <strong>de</strong>r Lösung versprechen.<br />
Augendiagramm<br />
Um zeitnah Kun<strong>de</strong>nanfragen beantworten zu können, entwickelte<br />
<strong>harting</strong> einen Satz von technologischen Design-Regeln. So existieren<br />
z.B. Simulationsmo<strong>de</strong>lle für die mechanischen Eigenschaften<br />
<strong>de</strong>r Flex-Leiterplatte als auch elektronische SPICE-Mo<strong>de</strong>lle, die<br />
es ermöglichen, die gewünschten Hochfrequenz-Übertragungsparameter<br />
auf <strong>de</strong>n Punkt zu entwickeln.<br />
Die Vorhersagegenauigkeit <strong>de</strong>r Simulationen wird anhand von<br />
Messaufbauten ständig verbessert.<br />
Ein solcher Messaufbau wur<strong>de</strong> mit <strong>de</strong>m High-Speed-Demonstrator<br />
<strong>de</strong>r neuen AMC-Connector Familie auf <strong>de</strong>r Bus and Board-Messe<br />
vorgestellt, mit <strong>de</strong>ssen Hilfe eine ganze Reihe von wichtigen<br />
Parametern für die Kun<strong>de</strong>n darstellbar wird.<br />
Einfügedämpfung<br />
In Zusammenarbeit mit <strong>de</strong>m Zentrum für Aufbau- und Verbindungstechnik<br />
(ZAVT Lippstadt) wer<strong>de</strong>n Nachweise <strong>de</strong>r<br />
einwandfreien Lötbarkeit erstellt. Lötversuche unter Industriebedingungen<br />
zeigten, dass sich auch die Flex-PCB <strong>de</strong>s parecon<br />
problemlos wie Standardbauelemente verarbeiten lässt, wenn die<br />
Pad-Geometrien an die Anfor<strong>de</strong>rungen <strong>de</strong>r neuen Technologie<br />
angepasst sind.<br />
Rückflussdämpfung<br />
Dr. Jens Krause<br />
Head of Development<br />
HARTING Electro-Optics GmbH & Co. KG<br />
jens.krause@HARTING.com<br />
31
Topthema<br />
INTERNATIONAL<br />
Christian Ruque / Alain Thevenon & Nicolas Mallet<br />
Bedienungs- und wartungsfreundliche Bahnfunk-Systeme<br />
Als Reaktion auf <strong>de</strong>n schnellen technologischen Fortschritt<br />
auch bei <strong>de</strong>n neuesten Zugsteuerungstechniken hat sich die<br />
nationale französische Eisenbahngesellschaft SNCF entschie<strong>de</strong>n,<br />
ihre gesamte Bahnfunktechnik in Zusammenarbeit mit<br />
<strong>harting</strong> zu aktualisieren. Diese Kooperation betrifft insbeson<strong>de</strong>re<br />
Rückwand-Steckverbin<strong>de</strong>r.<br />
Die Kommunikationstechnik<br />
in Zügen wird für die Eisenbahnunternehmen<br />
zunehmend<br />
interessanter, erweitert sie doch<br />
die Möglichkeiten integrierter Informationssysteme<br />
und stellt eine<br />
nahtlose, zuverlässige Verbindung zu Bo<strong>de</strong>nfunkanlagen her.<br />
Bei <strong>de</strong>r Implementierung von Funkanlagen (Cab Radio Systems)<br />
bietet die eisenbahnspezifische Version <strong>de</strong>s Global Systems for<br />
Mobile Communication (GSM-R) in Kombination mit <strong>de</strong>m Global<br />
Positioning System (GPS) einen hohen Mehrwert für Entwickler<br />
von zuverlässigen Funkkommunikationssystemen zwischen Zügen<br />
und Bo<strong>de</strong>nfunkstationen. Darüber hinaus wird eine präzise<br />
Positionsbestimmung möglich.<br />
Im Jahr 2000 entschied sich die SNCF für die<br />
Aktualisierung ihres unternehmenseigenen<br />
Bahnfunksystems, und das gleich für mehrere<br />
Dutzend verschie<strong>de</strong>ne Zugtypen. Dazu<br />
bot Alstom Transport Information Solutions<br />
seine Onboard-Elektronikplattform Agate an,<br />
die eine umfangreiche Produktpalette für <strong>de</strong>n<br />
Bahnfunk umfasst.<br />
EVC<br />
EINE UMFANGREICHE PRODUKTPALETTE<br />
Die Cab Radio-Lösungen von Alstom reichen<br />
vom einfachen GSM-R-Funk bis hin zum vollständigen,<br />
ERTMS-fähigen Sprach- und Datenkommunikationssystem,<br />
einschließlich <strong>de</strong>r<br />
Kompatibilität zu analogen Funksystemen.<br />
Diese Vielfalt wird durch die gegebene Produktarchitektur<br />
ermöglicht. So basieren alle Produkte<br />
auf einem internen TDMA (Time Division<br />
Multiple Access)-Kommunikationsbus, <strong>de</strong>r<br />
eine schnelle Daten- und Sprachübertragung<br />
zwischen <strong>de</strong>n Modulen sowie eine vollständige Flexibilität bei <strong>de</strong>r<br />
Konfiguration ermöglicht.<br />
TYPISCHE HARDWAREARCHITEKTUR<br />
Die mechanische Konstruktion<br />
zeichnet sich ebenfalls durch<br />
eine hohe Flexibilität aus. Die<br />
Produktgehäuse reichen von<br />
winzigen mobilen Einheiten<br />
bis hin zu komplexen Konfigurationen<br />
in einem 6U21-Rack.<br />
Darüber hinaus verfügen alle<br />
Einsteck-Boards über dasselbe<br />
Standardformat 3U x 160 mm.<br />
MECHANISCHE<br />
INTEGRATION<br />
Die mechanische Konstruktion<br />
von Agate Cab Radio spiegelt<br />
die umfangreichen Erfahrungen<br />
von Alstom mit integrierter<br />
Elektronik für Schienenfahr-<br />
GSM-R<br />
(voice, ERTMS<br />
& data)<br />
1 to 4<br />
module(s)<br />
Power supply<br />
(redudant in option)<br />
Antenna Coupling Units<br />
Analog<br />
radio<br />
(voice, data)<br />
TDMA bus<br />
GPS<br />
(positioning)<br />
MMI<br />
Audio<br />
LV & serial<br />
Train network<br />
Central unit<br />
processing MMI management<br />
I/Os, serial links TDMA config.<br />
maintenance<br />
Interfaces<br />
32<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
zeuge und <strong>de</strong>n damit zusammenhängen<strong>de</strong>n herausfor<strong>de</strong>rn<strong>de</strong>n<br />
Betriebsbedingungen wi<strong>de</strong>r. Seit einigen Jahren hat sich die Racking-Technologie<br />
EasyPlug als bewährter Standard etabliert.<br />
Und das ist einem einzigartigen Merkmal zu verdanken: mit Hilfe<br />
<strong>de</strong>r (auf <strong>de</strong>r Rückseite angebrachten) <strong>harting</strong>-Steckverbin<strong>de</strong>r können<br />
ganze Einheiten mit einer einzigen Bewegung eingesteckt<br />
und wie<strong>de</strong>r herausgezogen wer<strong>de</strong>n. Da für die Wartung nicht mit<br />
einzelnen Steckverbin<strong>de</strong>rn hantiert wer<strong>de</strong>n muss, konnte die<br />
Zuverlässigkeit enorm verbessert wer<strong>de</strong>n.<br />
EIN SEHR WARTUNGSFREUNDLICHES PRODUKT<br />
l<br />
Dank <strong>de</strong>r speziellen EasyPlug-Steckverbin<strong>de</strong>rtechnik von<br />
<strong>harting</strong> sind für <strong>de</strong>n Austausch einer Einbau-Einheit maximal<br />
10 Minuten erfor<strong>de</strong>rlich.<br />
l<br />
Über die Cab Radio-Netzverbindung sind Wartungsinformationen,<br />
zum Beispiel zur Zugverfügbarkeit, unmittelbar abrufbar.<br />
WICHTIGE REFERENZEN:<br />
l<br />
SNCF (Frankreich)<br />
l<br />
SBB (Schweiz)<br />
l<br />
CD / Pendolino<br />
(Tschechische Republik)<br />
l<br />
Euro AVE / HSL (Spanien)<br />
DIE HARTING-STECKVERBINDER MH 21+4<br />
Auf <strong>de</strong>r Grundlage <strong>de</strong>s MH 21+5 wur<strong>de</strong> eine spezielle Kontaktleiste<br />
für eine Mischbestückung aus 21 Leistungskontakten und 4<br />
Koaxialkontakten bei einem Min<strong>de</strong>stkontaktabstand von 3,3 mm<br />
entwickelt. Der rechtwinklige Koaxialkontakt wird kraftschlüssig<br />
auf <strong>de</strong>n Male-Part gefügt, um jegliche Fehlanpassung ausschließen<br />
zu können. Je nach Anwendung erfolgt die Kabelanbindung<br />
durch Crimp- o<strong>de</strong>r Flachbandkabeltechnik.<br />
In enger Zusammenarbeit mit <strong>de</strong>m Packaging Manager Christian<br />
Ruque und <strong>de</strong>m Product Manager Alain Thevenon von Alstom<br />
benötigte die Technologiegruppe <strong>harting</strong> für die Entwicklung<br />
dieses speziellen EasyPlug DIN-Projekts vom Konzept bis zur<br />
Realisierung weniger als zwei Jahre.<br />
Christian Ruque<br />
Alstom Packaging Manager<br />
Alain Thevenon<br />
Alstom Product Manager<br />
Nicolas Mallet<br />
Sales engineer – Electronic division<br />
HARTING France<br />
nicolas.mallet@HARTING.com<br />
l<br />
West Coast Main Line<br />
(Großbritannien)<br />
33
Topthema<br />
INTERNATIONAL<br />
Jan Cerny & Bohuslav Tryzna<br />
Han-Modular®-Technik in Zugkupplungen<br />
®<br />
34<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Sécheron Tchéquie ist außer für seine an<strong>de</strong>ren Produktbereiche<br />
– wie z. B. komplette DC-Umspannstationen<br />
für Verkehrsbetriebe wie Eisenbahn, Metro, Straßenbahnen<br />
usw. – vor allem als Hersteller einer umfassen<strong>de</strong>n<br />
Palette an elektrischen Geräten für Schienenfahrzeuge<br />
für <strong>de</strong>n weltweiten Markt bekannt. Neben verschie<strong>de</strong>nen<br />
Typen von Trennschaltern, Wählschaltern, Erdungsschaltern,<br />
Verbindungselementen, Impulsgeneratoren<br />
und an<strong>de</strong>ren Komponenten produziert das Unternehmen<br />
diverse mechanische und elektrische Kupplungen für<br />
Triebfahrzeuge.<br />
Die intensive Kooperation zwischen Sécheron Tchéquie und<br />
<strong>harting</strong> Czech begann 1997. Die Zusammenarbeit kam zustan<strong>de</strong>,<br />
als Sécheron für einen seiner Kun<strong>de</strong>n eine neue automatische<br />
Elektrokupplung entwickeln sollte. Für die Konstruktion waren<br />
höchstzulässige Abmessungen vorgegeben, die <strong>de</strong>n Einsatz<br />
von Standardprodukten unmöglich machten. Diese speziellen<br />
Anfor<strong>de</strong>rungen <strong>de</strong>s Kun<strong>de</strong>n führten über die Miniaturisierung<br />
<strong>de</strong>r Einrichtung schließlich zur Entwicklung einer völlig neuen<br />
Art von Kupplungen. Steckverbin<strong>de</strong>r <strong>de</strong>r Han-Modular-Serie<br />
erwiesen sich in diesem Zusammenhang als die bestgeeignete<br />
Lösung.<br />
VERWENDUNG IN DER METRO IN HELSINKI<br />
Der erste Einsatz solcher Kupplungen mit Han®-Modulen erfolgte<br />
in <strong>de</strong>r automatischen Kupplungseinrichtung für die Cobra-<br />
Tram, <strong>de</strong>r später eine automatische Pneumatik-Kupplung für<br />
die Metro in Helsinki folgte. Ganz zu Beginn bestan<strong>de</strong>n noch<br />
Zweifel an <strong>de</strong>r mechanischen Lebensdauer <strong>de</strong>r Kontakte (für<br />
automatische Elektrokupplungen wer<strong>de</strong>n min<strong>de</strong>stens 20.000<br />
Steckzyklen erwartet) sowie hinsichtlich <strong>de</strong>r auf die Kontakte<br />
ausgeübten Kräfte, wird doch das sensible Einstecken von Hand<br />
durch „hard-pressing“ von Modulen über einen elektrischen o<strong>de</strong>r<br />
pneumatischen Antrieb ersetzt. Unter Berücksichtigung dieser<br />
Gegebenheiten wur<strong>de</strong> zunächst ein Prototyp <strong>de</strong>r Kupplung entwickelt<br />
und hergestellt. Dieses Muster wur<strong>de</strong> im Prüfbetrieb<br />
von Sécheron auf die mechanische Wi<strong>de</strong>rstandsfähigkeit seiner<br />
Module und die elektrische Leistung <strong>de</strong>r Kontakte geprüft. Die<br />
Testergebnisse waren überzeugend positiv: mehr als 32.000<br />
Steckzyklen ergaben zufrie<strong>de</strong>nstellen<strong>de</strong> mechanische und<br />
elektrische Leistungsparameter an allen getesteten Modulen.<br />
So konnte ein<strong>de</strong>utig nachgewiesen wer<strong>de</strong>n, dass <strong>de</strong>r Einsatz<br />
von <strong>harting</strong>-Komponenten in Anwendungen dieser Art nicht<br />
nur möglich, son<strong>de</strong>rn für solche Einsatzfälle auch beson<strong>de</strong>rs<br />
geeignet sind. Der Kun<strong>de</strong> war von <strong>de</strong>r Lösung überzeugt.<br />
DIE NEUE KUPPLUNG<br />
Aus diesem Entwicklungsprojekt ist eine Kupplung entstan<strong>de</strong>n,<br />
<strong>de</strong>ren Außenabmessungen erheblich verkleinert wer<strong>de</strong>n konnten.<br />
So wur<strong>de</strong> das Bauvolumen bei <strong>de</strong>r Kupplungsreihe hier im<br />
Vergleich zum Original um etwa 30 % bis 35 % reduziert. In <strong>de</strong>r<br />
Serienausführung enthält <strong>de</strong>r Kupplungskopf neun Han E®-Module<br />
mit Kontaktstiften und neun Han E-Module mit Kontaktbuchsen<br />
mit insgesamt 108 Kontakten. Die Kontakte können zum Anschluss<br />
von Leitern verschie<strong>de</strong>ner Querschnitte (von 0,5 bis 4 mm 2 ) eingesetzt<br />
wer<strong>de</strong>n. Aufgrund <strong>de</strong>r Modularität <strong>de</strong>r <strong>harting</strong>-Elemente<br />
können Kontakt-Anzahl und Arten von Kontakten flexibel kombiniert<br />
wer<strong>de</strong>n. Bei Bedarf kann die Anzahl <strong>de</strong>r Module durch Modifikation<br />
<strong>de</strong>r Kupplungskopfgröße erhöht o<strong>de</strong>r verringert wer<strong>de</strong>n.<br />
So ist eine Vielzahl von Lösungsangeboten möglich, die optimal<br />
auf die Anfor<strong>de</strong>rungen <strong>de</strong>r Applikation abgestimmt wer<strong>de</strong>n können.<br />
Obwohl mit <strong>de</strong>n bisher produzierten Kupplungstypen nur Kommunikations-,<br />
Vi<strong>de</strong>osignal- und Steuerleitungen (bis zu 40 A/750 V)<br />
verbun<strong>de</strong>n wur<strong>de</strong>n, besteht beispielsweise auch die Möglichkeit,<br />
neben elektrischen Leitungen auch Druckluftanschlussleitungen<br />
o<strong>de</strong>r optische Kabel zu verbin<strong>de</strong>n.<br />
Ein weiterer Vorteil im Vergleich zu früheren Lösungen ist die<br />
einfache Wartung und <strong>de</strong>r problemlose Austausch beschädigter<br />
Kontakte o<strong>de</strong>r Module. Bei diesem neuen Angebot von Elektrokupplungen<br />
können die Steckverbin<strong>de</strong>r „am an<strong>de</strong>ren En<strong>de</strong>“ <strong>de</strong>r<br />
Einheit, d. h. zum Kabelschacht <strong>de</strong>s Fahrzeugs hin, angeschlossen<br />
wer<strong>de</strong>n. Dieses Prinzip wird inzwischen auch von an<strong>de</strong>ren<br />
Triebfahrzeugherstellern eingesetzt und ist – in Verbindung mit<br />
an<strong>de</strong>ren Steckverbin<strong>de</strong>rn – zum Standard für alle von Sécheron<br />
Tchéquie gelieferten Kupplungen gewor<strong>de</strong>n.<br />
Die neuartigen Kupplungen konnten Dank <strong>de</strong>r aktiven Kooperation<br />
zwischen Sécheron Tchéquie und <strong>harting</strong> CZ entwickelt wer<strong>de</strong>n.<br />
Dabei lieferte <strong>harting</strong> CZ an Sécheron die gesamte Entwicklungsunterstützung,<br />
inklusive <strong>de</strong>r Prüfmo<strong>de</strong>llmuster. Schon fin<strong>de</strong>t die<br />
inzwischen bewährte Kooperation ihre Fortsetzung in einem neuen<br />
Entwicklungsprojekt, diesmal für einen neuen Trennschalter im<br />
Leistungsbereich von 650 A/4000 V, <strong>de</strong>r ein weiteres Beispiel für<br />
die erfolgreiche Anwendung von <strong>harting</strong>-Lösungen in Triebfahrzeugausrüstungen<br />
von Sécheron Tchéquie ist.<br />
Jan Cerny<br />
Head of the construction <strong>de</strong>partment<br />
Sécheron Tchéquie, spol. s r.o.<br />
Bohuslav Tryzna<br />
Product Manager EL & EC<br />
HARTING s.r.o. Tschechische Republik<br />
bohuslav.tryzna@<strong>harting</strong>.cz<br />
35
Topthema<br />
TECHNOLOGIE<br />
Hans-Günter vom Bauer & Thomas Heckmann<br />
Win<strong>de</strong>nergieanlagen geht ein Licht auf<br />
Die Entwicklung <strong>de</strong>r Win<strong>de</strong>nenergie hat für die Serienproduktion<br />
von mo<strong>de</strong>rnen Anlagen eine konsequente Modularisierung<br />
<strong>de</strong>r Systembereiche hervorgebracht. Die Hersteller<br />
und Systemlieferanten erreichen über das Baukastenprinzip<br />
nicht nur eine rationelle Produktion, son<strong>de</strong>rn auch<br />
eine höhere Flexibilität für die Umsetzung von beson<strong>de</strong>ren<br />
Kun<strong>de</strong>nanfor<strong>de</strong>rungen. In <strong>de</strong>r Betriebsführung erweist sich<br />
die Modularisierung für Aufgaben <strong>de</strong>r Instandhaltung und<br />
Reparatur wie<strong>de</strong>rum als vorteilhaft, wenn eine erleichterte<br />
Austauschbarkeit <strong>de</strong>r Subsysteme zu einer höheren technischen<br />
Verfügbarkeit <strong>de</strong>s Gesamtsystems führt.<br />
Das Gefahrfeuer „W, rot“ von <strong>de</strong>r Firma REETEC aus Bremen ist<br />
ein typisches Beispiel für einen mo<strong>de</strong>rnen Systembereich in einer<br />
Win<strong>de</strong>nergieanlage. Win<strong>de</strong>nergieanlagen wer<strong>de</strong>n aus Grün<strong>de</strong>n <strong>de</strong>r<br />
Flugsicherheit u. a. mit Gefahrfeuern ausgestattet. Vorgeschrieben<br />
sind Tag- und Nachtkennzeichnungen für Luftfahrthin<strong>de</strong>rnisse<br />
ab einer Gesamthöhe von 100 m. Bei <strong>de</strong>r Entwicklung von „W, rot“<br />
wur<strong>de</strong> durch Komponentenauswahl und Design (z. B. LED-Tech-<br />
36<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
nologie) eine hohe Betriebssicherheit erreicht. Darüber hinaus<br />
bieten die kompakten Signalkörper ausreichend Montageoptionen<br />
entsprechend spezifischer Kun<strong>de</strong>nwünsche – auch dann, wenn<br />
die Montage erst im Außenbereich erfolgen soll.<br />
Die für die elektrische Verbindung bzw. Einbindung <strong>de</strong>s Gefahrfeuers<br />
„W, rot“ eingesetzten <strong>harting</strong>-Steckverbin<strong>de</strong>r wur<strong>de</strong>n dabei<br />
nicht nur für ihre primären mechanischen und elektrischen<br />
Funktionen ausgewählt. Vielmehr sind Dichtigkeit, Oberflächenbeschaffenheit<br />
und – dort wo gefor<strong>de</strong>rt – die elektromagnetische<br />
Kompatibilität im Verbund aus Kabel und Steckverbin<strong>de</strong>rkomponenten<br />
so zu gestalten, dass sie <strong>de</strong>n hohen Anfor<strong>de</strong>rungen in<br />
einer Win<strong>de</strong>nergieanlage entsprechen.<br />
Die zum Einsatz kommen<strong>de</strong>n aktuell weiterentwickelten<br />
Han® HPR-Gehäuse haben eine erhöhte Druckdichtigkeit (IP<br />
68). Sie entsprechen erhöhten klimatischen Anfor<strong>de</strong>rungen z.<br />
B. in Nassbereichen und schützen empfindliche Schnittstellen,<br />
die geschirmt wer<strong>de</strong>n müssen. Erkennungsmerkmale sind die<br />
schwarze Farbgebung, eine innenliegen<strong>de</strong> Dichtung, Verriege-<br />
lungselemente aus nichtrosten<strong>de</strong>m Stahl und Gehäusematerial<br />
aus korrosions resistenter Zink-Druckguss-Legierung.<br />
Bei <strong>de</strong>n Kabelverschraubungen besteht die Möglichkeit, zwischen<br />
<strong>de</strong>r Universalkabelverschraubung für Gehäuseoberteile<br />
mit Zugentlastung und einer Spezialkabelverschraubung mit<br />
Knickschutz bzw. mit Verdrehsicherung bei Verwendung entsprechen<strong>de</strong>r<br />
Adapter zu wählen. Als weitere Option bietet sich<br />
die EMV-Kabelverschraubung an, um <strong>de</strong>n Kabelschirm leitend<br />
mit <strong>de</strong>m Gehäuse zu verbin<strong>de</strong>n.<br />
Gemeinsam mit REETEC sorgt <strong>harting</strong> dafür, dass Gefahrfeuer<br />
„W, rot“ Win<strong>de</strong>nergieanlagen gut erkennbar macht.<br />
Han® 3 HPR<br />
Hans-Günter vom Bauer<br />
Entwicklung / Support Son<strong>de</strong>rkomponenten<br />
REETEC GmbH<br />
Regenerative Energie- und Elektrotechnik<br />
Thomas Heckmann<br />
Market Manager Renewable Energy<br />
HARTING Electric GmbH & Co. KG<br />
thomas.heckmann@HARTING.com<br />
37
Topthema<br />
INTERNATIONAL<br />
Davi<strong>de</strong> Bozzini & Rolf Baumann<br />
Technologiegruppe HARTING unterstützt innovative Technologie –<br />
CERN wählt Han®-Steckverbin<strong>de</strong>r für Large Hadron Colli<strong>de</strong>r (LHC)<br />
Mit <strong>de</strong>m Large Hadron Colli<strong>de</strong>r (LHC)-Projekt stellt das CERN<br />
erneut seine Fähigkeit unter Beweis, eine Vorreiterrolle<br />
übernehmen zu können, wenn es um richtungsweisen<strong>de</strong><br />
Forschungsaktivitäten geht. Die Genehmigung für <strong>de</strong>n Bau<br />
<strong>de</strong>s Beschleunigers wur<strong>de</strong> 1994 erteilt, und 2007 soll <strong>de</strong>r LHC<br />
in Betrieb gehen. Wie gewohnt hat die Technologiegruppe<br />
<strong>harting</strong> auch bei diesem Projekt sehr eng mit <strong>de</strong>n CERN-<br />
Ingenieuren zusammengearbeitet. An vielen Stellen sorgen<br />
Interconnection-Lösungen von <strong>harting</strong> für zuverlässige<br />
Verbindungen wichtiger Strom- und Datenleitungssysteme.<br />
Und wie die folgen<strong>de</strong> Projektbeschreibung zeigt, konnte<br />
<strong>harting</strong> wie<strong>de</strong>r einmal die anspruchsvollen Anfor<strong>de</strong>rungen<br />
von CERN in Bezug auf Qualität, Support und Produktvielseitigkeit<br />
erfüllen.<br />
CERN, die Europäische Organisation für Kernforschung mit Sitz<br />
in Genf (Schweiz), ist das weltweit größte Zentrum für Teilchenphysik.<br />
Hier erforschen Physiker, woraus Materie besteht und<br />
durch welche Kräfte Materie zusammengehalten wird. Das<br />
CERN sieht seine Hauptaufgabe darin, <strong>de</strong>r Forschung die hierfür<br />
benötigten Werkzeuge zur Verfügung zu stellen. Dabei han<strong>de</strong>lt<br />
es sich um Beschleuniger, die Teilchen fast auf Lichtgeschwindigkeit<br />
beschleunigen, sowie um Detektoren, die diese Teilchen<br />
sichtbar machen können. Das 1954 gegrün<strong>de</strong>te Laboratorium war<br />
eines <strong>de</strong>r ersten europäischen Joint Ventures. Heute beteiligen<br />
sich 20 Mitgliedsstaaten an diesem Zentrum, das mit <strong>de</strong>m Ziel<br />
eingerichtet wur<strong>de</strong>, die sehr speziellen Anfor<strong>de</strong>rungen <strong>de</strong>r Forschungsgemeinschaft<br />
zu erfüllen.<br />
WAS IST EIN LHC?<br />
Der Large Hadron Colli<strong>de</strong>r (LHC) ist ein Teilchenbeschleuniger,<br />
<strong>de</strong>r tiefer in die Materie eindringt, als dies jemals zuvor geschehen<br />
ist. Wenn <strong>de</strong>r LHC 2007 in Betrieb genommen wird, sollen<br />
Proton-Proton-Kollisionen mit einer geplanten Kollisionsenergie<br />
von 14 TeV durchgeführt wer<strong>de</strong>n. Der LHC kann alternativ mit<br />
schweren Ionen betrieben wer<strong>de</strong>n, wobei die pro Kollision frei<br />
wer<strong>de</strong>n<strong>de</strong> Energie 1150 TeV beträgt.<br />
Ein TeV ist eine in <strong>de</strong>r Teilchenphysik verwen<strong>de</strong>te Energieeinheit.<br />
Dabei entspricht 1 TeV ungefähr <strong>de</strong>r Bewegungsenergie eines fliegen<strong>de</strong>n<br />
Moskitos. Was <strong>de</strong>n LHC jedoch so außeror<strong>de</strong>ntlich macht,<br />
ist die Tatsache, dass er Energie in einen Raum zwängt, <strong>de</strong>r um<br />
das 10 12 -fache kleiner ist als ein Moskito.<br />
Der LHC ist <strong>de</strong>r nächste Schritt auf einer Ent<strong>de</strong>ckungsreise, die<br />
vor einem Jahrhun<strong>de</strong>rt begonnen hat. Damals hatten Wissenschaftler<br />
alle möglichen geheimnisvollen Strahlen wie Röntgenstrahlen,<br />
Kato<strong>de</strong>nstrahlen o<strong>de</strong>r Alpha- und Betastrahlen ent<strong>de</strong>ckt.<br />
Aber woher stammten diese Strahlen? Bestan<strong>de</strong>n sie alle aus <strong>de</strong>rselben<br />
Materie? Und wenn ja: aus welcher Materie?<br />
Diese Fragen konnten inzwischen beantwortet wer<strong>de</strong>n. Die daraus<br />
hervorgegangenen Erkenntnisse<br />
haben unser Wissen über das Universum<br />
erheblich vergrößert und<br />
unser tägliches Leben maßgeblich<br />
verän<strong>de</strong>rt. Sie waren Grundlage für<br />
die Erfindung und Weiterentwicklung<br />
von Fernsehern, Transistoren,<br />
medizinischen Bildgebungslösungen<br />
und Computern.<br />
Zu Beginn <strong>de</strong>s 21. Jahrhun<strong>de</strong>rts<br />
stehen wir nun vor neuen Fragen,<br />
die mit <strong>de</strong>m LHC gelöst wer<strong>de</strong>n<br />
sollen. Und wir dürfen gespannt<br />
sein, welche weiteren Entwicklungen<br />
durch die Antworten auf diese<br />
Der Prototyp einer vollen LHC-Zelle im Test<br />
Fragen initiiert wer<strong>de</strong>n.<br />
HARTING UND DAS LHC-PROJEKT<br />
Für <strong>de</strong>n LHC-Teilchenbeschleuniger sind 1232 Dipol-Magnete<br />
(für die Krümmung <strong>de</strong>s Strahls) und ungefähr 400 Quadropolmagnete<br />
(für die Konzentration <strong>de</strong>s Strahls) erfor<strong>de</strong>rlich, die alle<br />
bei einer Tieftemperatur (Kryotemperatur) von 1,9 K funktionieren<br />
müssen. Je<strong>de</strong> Kryomagnetbaugruppe besteht aus <strong>de</strong>m Haupt-<br />
38<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
magneten sowie mehreren kleineren Ausgleichsmagneten und ist<br />
mit Instrumenten zum Schutz <strong>de</strong>r supraleitfähigen Stromkreise<br />
sowie zur Steuerung <strong>de</strong>r Beschleunigungskomponenten ausgestattet.<br />
Die Gesamtzahl <strong>de</strong>r aus <strong>de</strong>m Kryomagneten herausführen<strong>de</strong>n<br />
Instrumentenkabel<br />
liegt bei ungefähr<br />
120.000. Die Führung<br />
<strong>de</strong>r Instrumentenkabel<br />
vom Magneten zu<br />
<strong>de</strong>r entsprechen<strong>de</strong>n<br />
Elektronik muss mehreren<br />
Anfor<strong>de</strong>rungen<br />
genügen, um über <strong>de</strong>n<br />
gesamten 25-jährigen<br />
Lebenszyklus <strong>de</strong>r<br />
Tieftemperaturtechnik für die LHC-Prüfeinrichtung Anlage ein hohes Maß<br />
an Zuverlässigkeit zu<br />
gewährleisten. Darüber hinaus muss die Verbindungstechnik<br />
eine einfache Integration sowie eine leichte Handhabung und<br />
Betätigung während <strong>de</strong>r Prüf- und Inbetriebnahmephasen ermöglichen<br />
und sich gleichzeitig durch mechanische Robustheit<br />
und Kompatibilität mit <strong>de</strong>n unterschiedlichen Spannungs- und<br />
Haltestromwerten auszeichnen.<br />
Abnahmeprüfungen/Spezifikationen von CERN mit Erfolg. Die<br />
Vielseitigkeit <strong>de</strong>r Han-Produktfamilie in Bezug auf Kontaktkonfigurationen,<br />
mechanisches Layout sowie ihre einfache Integrierbarkeit<br />
und ihre Robustheit machen diese Produktfamilie zu einer<br />
leistungsstarken und multifunktional einsetzbaren Verbindungslösung.<br />
Dank ihrer Kompatibilität mit Industriestandards ist diese<br />
Produktfamilie auch für die kostensparen<strong>de</strong> Aufrüstung bereits<br />
vorhan<strong>de</strong>ner Systeme und die Industrialisierung von Herstellungsund<br />
Montageprozessen geeignet.<br />
Verbindungsbox LHC Dipol-Magnet<br />
TECHNISCHE SPEZIFIKATIONEN<br />
FÜR DIE VERBINDUNGSTECHNIK<br />
Die Notwendigkeit <strong>de</strong>r Gruppierung und Verteilung unterschiedlicher<br />
Arten von Instrumentenkabeln führte zur Auswahl einer<br />
Steckverbin<strong>de</strong>rfamilie, die sich für alle geplanten Konfigurationen<br />
eignet. Abhängig von <strong>de</strong>r Instrumentenart und <strong>de</strong>r Anzahl<br />
<strong>de</strong>r Kabel wer<strong>de</strong>n über 15 verschie<strong>de</strong>ne Steckverbin<strong>de</strong>rkonfigurationen<br />
benötigt. Der komplexeste Steckverbin<strong>de</strong>r besteht aus<br />
drei Mischtypen von Instrumentenkabeln mit verschie<strong>de</strong>nen<br />
Funktionalitäten in einem einzigen Verbindungsteil, wie z.B.<br />
Spannungsfestigkeit bis 1000 V DC, die Aufnahme von kapazitiven<br />
Entla<strong>de</strong>strömen bis 75 A, sowie Stoßstromspitzen bis 8000 A<br />
bei einer Pulsdauer von 200 ns.<br />
HAN®-STECKVERBINDER VON HARTING AUSGEWÄHLT<br />
Während <strong>de</strong>r Entwicklungsphase, in <strong>de</strong>r insgesamt 15 verschie<strong>de</strong>ne<br />
Konfigurationen evaluiert wur<strong>de</strong>n, stellte sich heraus, dass<br />
die Han-Produktfamilie die technischen Anfor<strong>de</strong>rungen von<br />
CERN in allen Punkten erfüllt. Das Han-Modular®-System mit<br />
„Axial-Schraubmodul“, „C-Modul“ und „EE-Modul“ erwies sich<br />
als eine mögliche Lösung und passierte die oben erwähnten<br />
Verbindungsbox LHC Strahltrennungs-Magnet<br />
Davi<strong>de</strong> Bozzini<br />
LHC Project Engineer<br />
CERN, European Laboratory for Particle Physics<br />
Genf, Schweiz<br />
Rolf Baumann<br />
Managing Director<br />
HARTING AG Schweiz<br />
rolf.baumann@HARTING.com<br />
39
Topthema<br />
ANWENDUNG<br />
Hervé Yves Herman / Antonio <strong>de</strong> Diego & Pere Joan <strong>de</strong>l Valle<br />
Automatisierte Gepäckabfertigung<br />
mit intelligenter Verbindungstechnik<br />
Im Jahr 2000 startete Siemens Dematic sein wichtigstes weltweites<br />
Projekt, bei <strong>de</strong>m es sich gleichzeitig um die größte<br />
Unternehmung von Siemens Dematic in Europa han<strong>de</strong>lt: die<br />
Expansion <strong>de</strong>s Flughafens Madrid-Barajas. Siemens Dematic<br />
wur<strong>de</strong> dabei die Aufgabe <strong>de</strong>r Implementierung eines automatisierten<br />
Gepäckabfertigungssystems (Baggage Handling<br />
System – BHS) übertragen. Das mit einem Gesamtbudget von<br />
300 Millionen EUR ausgestattete Projekt ist in vier Phasen<br />
geplant und soll 2005 abgeschlossen sein.<br />
Mit <strong>de</strong>m BHS wird <strong>de</strong>r gesamte 91,3 km lange Gepäckkreislauf<br />
bewältigt, <strong>de</strong>r sich in konventionelle För<strong>de</strong>rbän<strong>de</strong>r und Hochgeschwindigkeitsför<strong>de</strong>rbän<strong>de</strong>r<br />
aufteilt. Eines <strong>de</strong>r wichtigsten neuen<br />
Features, das Siemens Dematic in dieses Projekt einbringt, ist das<br />
High-Speed-System (ITBS), das sich durch eine För<strong>de</strong>rbandgeschwindigkeit<br />
von über 10 m/sek. auszeichnet. Madrid-Barajas ist<br />
<strong>de</strong>r erste Flughafen weltweit, auf <strong>de</strong>m diese von Siemens Dematic<br />
entwickelte bahnbrechen<strong>de</strong> Technik eingesetzt wird.<br />
Das BHS kann über 16.500 Gepäckstücke pro Stun<strong>de</strong> bewältigen,<br />
die von 174 Check-in-Schaltern gesteuert wer<strong>de</strong>n. Zu<strong>de</strong>m verfügt<br />
das System über eine Aufnahmekapazität von 2.000 Gepäckstücken<br />
für <strong>de</strong>n Early Baggage Store-Service. Gleichzeitig leistet das<br />
System die Überprüfung aller Gepäckstücke mit Hilfe von 30<br />
Röntgengeräten in Ebene 1 und vier tomographischen Scannern<br />
in Ebene 3. Das von Siemens Dematic für die Ausweitung <strong>de</strong>s<br />
Flughafens Barajas entwickelte automatische Transportsystem<br />
umfasst alle Stadien <strong>de</strong>r Gepäckabfertigung: vom Eintreffen <strong>de</strong>s<br />
Gepäcks am Check-in-Schalter über die Etikettierung, das Wiegen,<br />
die Prüfung und die Klassifikation bis hin zum Transport an <strong>de</strong>n<br />
endgültigen Bestimmungsort innerhalb <strong>de</strong>s Flughafens.<br />
Das hochautomatisierte BHS-Projekt besteht neben an<strong>de</strong>ren Elementen<br />
aus rund 12.000 Kontrolleinheiten, die von etwa 15.000<br />
Detektoren gesteuert wer<strong>de</strong>n.<br />
DIE RICHTIGEN VERBINDUNGEN SCHAFFEN<br />
Bei <strong>de</strong>r Entwicklung dieses wichtigen Projekts wur<strong>de</strong>n sorgfältig<br />
alle Aspekte evaluiert, die für die Effizienz <strong>de</strong>s Systems von herausgehobener<br />
Be<strong>de</strong>utung sind: schnelle und sichere Verbindungen,<br />
praktische Installation und Montage sowie unkomplizierte<br />
Wartung. Diese Überlegungen galten gleichermaßen für alle<br />
eingesetzten elektrischen und elektronischen Komponenten, die<br />
von <strong>de</strong>r Technologiegruppe <strong>harting</strong> geliefert wur<strong>de</strong>n:<br />
40<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
l<br />
Quintax-Steckverbin<strong>de</strong>r – die in <strong>de</strong>n peripheren Schaltschränken<br />
verwen<strong>de</strong>t wer<strong>de</strong>n, um Touch Panels anzuschließen und<br />
die Motorsteuerung im manuellen Modus auszuführen. Hier<br />
wur<strong>de</strong>n Crimpkontakte eingesetzt.<br />
l<br />
HARAX® M12-L-Steckverbin<strong>de</strong>r: Diese Profibus-DP-Steckverbin<strong>de</strong>r<br />
verbin<strong>de</strong>n die INDRIVE-Motoren und die Read-/<br />
Write-Stationen <strong>de</strong>s induktiven I<strong>de</strong>ntifikationssystems. Der<br />
Anschluss erfolgt über Schneidklemmtechnik.<br />
l<br />
Han® 10 E-Steckverbin<strong>de</strong>r: in <strong>de</strong>r Motoranschlussbox installiert.<br />
Han Quintax®<br />
Der Anschluss erfolgt über Crimpkontakte.<br />
l<br />
Han® 3A-Steckverbin<strong>de</strong>r: zum Anschluss <strong>de</strong>r Fotozellen <strong>de</strong>r<br />
vertikalen Klassifizierer mit Hilfe beson<strong>de</strong>rs flexibler Kabel.<br />
Hier wur<strong>de</strong> mit Schraubverbindungen gearbeitet.<br />
Zum Erreichen <strong>de</strong>r ambitionierten Ziele dieses Projekts hat Siemens<br />
Dematic umfangreiche personelle Ressourcen und technisches<br />
Know-how eingebracht, um integrierte Lösungen anbieten<br />
zu können, die auf mo<strong>de</strong>rnsten Systemen und Ausrüstungselementen<br />
basieren und die Anfor<strong>de</strong>rungen von AENA (Aeropuertos<br />
Españoles y Navegación Aérea) erfüllen.<br />
Das neue Area-Terminal wird mit diesen innovativen Konzepten,<br />
<strong>de</strong>n technischen Verbesserungen und <strong>de</strong>n BHS-Lösungen über 35<br />
Millionen Passagiere pro Jahr abfertigen können.<br />
Hervé Herman<br />
SATE-NAT Project Manager<br />
Siemens Dematic<br />
Antonio <strong>de</strong> Diego <strong>de</strong> Castro<br />
Electrical Engineer<br />
Siemens Dematic<br />
Pere Joan <strong>de</strong>l Valle<br />
Product Manager & Marketing Industrial Markets<br />
HARTING Iberia S.A.<br />
perej.<strong>de</strong>lvalle@HARTING.com<br />
41
Topthema<br />
TECHNOLOGIE<br />
Rainer Schmidt & Simon Seereiner<br />
Büro- und Industrienetzwerke wachsen zusammen<br />
Effektive Kommunikation wird immer mehr zu einem<br />
wesentlichen Teil <strong>de</strong>s persönlichen Alltags sowie zu einem<br />
entschei<strong>de</strong>n<strong>de</strong>n Wettbewerbsfaktor im Geschäftsleben. Kommunikationstechniken<br />
zur Erhöhung <strong>de</strong>r Effizienz in allen<br />
Geschäftsprozessen zeigen sich beson<strong>de</strong>rs an <strong>de</strong>r stetig steigen<strong>de</strong>n<br />
Zahl von PCs in <strong>de</strong>n Unternehmen. Wirkliche Effektivität<br />
wur<strong>de</strong> aber erst mit Entwicklung <strong>de</strong>r LAN-Technologie<br />
(LAN=Local Area Network) erzielt.<br />
Zu einem LAN gehören nicht nur Server, PCs, Protokolle und<br />
Programme, son<strong>de</strong>rn auch die entsprechen<strong>de</strong> Verkabelung, die<br />
quasi die Transportwege für die zu übertragen<strong>de</strong>n Datenpakete<br />
darstellt.<br />
HISTORIE DER STRUKTURIERTEN GEBÄUDEVERKABELUNG<br />
Während in <strong>de</strong>n 70er und 80er Jahren Verkabelungen anwendungsspezifisch<br />
entwickelt und aufgebaut wur<strong>de</strong>n, setzte sich<br />
Anfang <strong>de</strong>r 90er Jahre die I<strong>de</strong>e einer universell nutzbaren Verkabelung<br />
im LAN-Bereich durch. Diese anwendungsneutrale<br />
Verkabelung sollte eine kosteneffektive Infrastruktur für alle<br />
vorhan<strong>de</strong>nen Informationsdienste und Protokolle innerhalb von<br />
Gebäu<strong>de</strong>n bzw. Gebäu<strong>de</strong>komplexen bieten.<br />
1995 erschien die erste international abgestimmte Norm zur<br />
strukturierten Gebäu<strong>de</strong>verkabelung (ISO/IEC 11801), die in<br />
wesentlichen Teilen von <strong>de</strong>r europäischen EN 50173 übernommen<br />
wur<strong>de</strong>. Im gleichen Jahr wur<strong>de</strong> die <strong>de</strong>utsche Norm unter<br />
<strong>de</strong>m Titel „Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen“<br />
(DIN EN 50173) veröffentlicht.<br />
Die aktuellen Standards für die strukturierte Gebäu<strong>de</strong>verkabelung<br />
sind:<br />
l<br />
ISO/IEC 11801:2002 (internationale Norm)<br />
l<br />
EN 50173-1:2002 (europäische Norm)<br />
l<br />
TIA/EIA 568:2002 (amerikanische Norm)<br />
VERKABELUNGSSTRUKTUR<br />
GEMÄSS ISO/IEC 11801, EN 50173<br />
Es wer<strong>de</strong>n drei Bereiche unterschie<strong>de</strong>n:<br />
l<br />
Primärbereich (auch Campusbereich genannt)<br />
l<br />
Sekundärbereich (auch Steigleitungsbereich o<strong>de</strong>r oftmals Backbone<br />
genannt)<br />
l<br />
Tertiärbereich (auch Etagenbereich genannt)<br />
42<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Strukturierte Gebäu<strong>de</strong>verkabelungen benutzen heute im Wesentlichen<br />
nur noch zwei Kabeltypen. Glasfaserkabel für <strong>de</strong>n Campus-<br />
und Backbonebereich sowie Twisted-Pair-Kupferkabel für<br />
<strong>de</strong>n Etagenbereich.<br />
Im Etagenbereich wird von einer Maximallänge von 100 m<br />
ausgegangen. Kabel und Verbin<strong>de</strong>r wer<strong>de</strong>n in Kategorien eingeteilt,<br />
die gleichzeitig die Leistungsfähigkeit <strong>de</strong>r Komponenten<br />
<strong>de</strong>finieren.<br />
Dabei steht:<br />
l<br />
Kategorie 5 für Bandbreiten bis 100 MHz,<br />
l<br />
Kategorie 6 für Bandbreiten bis 250 MHz und<br />
l<br />
Kategorie 7 für Bandbreiten bis 600 MHz.<br />
Während bei <strong>de</strong>r Glasfaserverkabelung <strong>de</strong>r SC- und Duplex<br />
SC-Stecker vorherrscht, ist für die Kupferverkabelung <strong>de</strong>r RJ 45-<br />
Stecker standardisiert. Dieser Verbin<strong>de</strong>r fin<strong>de</strong>t sich als Buchse<br />
in Verteilerfel<strong>de</strong>rn und Anschlussdosen wie<strong>de</strong>r und wird in Steckerform<br />
an Patch- und Anschlusscords benutzt.<br />
Um die in großer Anzahl bereits existieren<strong>de</strong>n Büronetzwerke<br />
sicher an die Maschinennetzwerke <strong>de</strong>r Industrie anzuschließen,<br />
sind <strong>de</strong>finierte Übergangsbereiche notwendig. Die For<strong>de</strong>rung <strong>de</strong>r<br />
Anwen<strong>de</strong>r nach <strong>de</strong>finierten Standards ist daher in <strong>de</strong>r letzten Zeit<br />
immer lauter gewor<strong>de</strong>n.<br />
VERBINDUNG DER BÜROWELT MIT DER INDUSTRIE<br />
In <strong>de</strong>r internationalen Standardisierung <strong>de</strong>r anwendungsneutralen<br />
Verkabelung gibt es ein zentrales Thema: Wie kommt das<br />
IT-Netzwerk in industrielle Anwendungen? Dabei bekommt das<br />
schon aus <strong>de</strong>m Bürobereich bekannte TO (Telecommunication<br />
Outlet = Anschlussdose) eine zentrale Be<strong>de</strong>utung. Das so genannte<br />
InO (Industrial Outlet) stellt die Schnittstelle zwischen<br />
Gebäu<strong>de</strong>verkabelung und Anlagenverkabelung dar.<br />
Im Zuge <strong>de</strong>r Netzwerkplanung für die Fabrikationshalle wer<strong>de</strong>n<br />
bereits die Standorte für die Industrial Outlets festgelegt. An<br />
Säulen o<strong>de</strong>r Fertigungszellen wird das Gebäu<strong>de</strong>-Netzwerkkabel<br />
in ein Industrial Outlet aufgelegt. Ab hier beginnt die anlagenspezifische<br />
Verkabelung. Damit es von oben (Office) und von<br />
unten (Maschine) passt, hat die Technologiegruppe <strong>harting</strong> eine<br />
Familie von Produkten entwickelt, die optimal an das Maschinennetzwerk<br />
angepasst sind und trotz<strong>de</strong>m kompatibel zu gängigen<br />
Officestandards bleiben.<br />
Der Steckverbin<strong>de</strong>r <strong>harting</strong> RJ Industrial® ist gleichzeitig konform<br />
zu <strong>de</strong>n Spezifikationen <strong>de</strong>r Profibus-Nutzerorganisation<br />
(PNO) und außer<strong>de</strong>m RJ 45-kompatibel, womit <strong>de</strong>r weltweite<br />
Officestandard gemäß <strong>de</strong>r ISO IEC 11801 unterstützt wird. Die<br />
PNO hat diese Schnittstelle für PROFInet, <strong>de</strong>m ethernetbasierten<br />
Automatisierungsnetzwerk festgelegt, die optimal <strong>de</strong>n Anfor<strong>de</strong>rungen<br />
<strong>de</strong>r industriellen Verkabelungen entspricht.<br />
2<br />
3<br />
1<br />
1: Campusbereich<br />
2: Steigleitungsbereich<br />
3: Etagenbereich<br />
Einteilung <strong>de</strong>r Verkabelungsebenen in einem Gebäu<strong>de</strong>komplex<br />
43
Übergabepunkt <strong>de</strong>r Daten zwischen Fabrikationshalle und <strong>de</strong>m<br />
Büronetzwerk ist das InO, das üblicherweise Bestandteil <strong>de</strong>r unternehmensweiten<br />
IT- Infrastruktur ist.<br />
Übergang Officeverkabelung zu Industrieverkabelung<br />
INDUSTRIAL OUTLET VON HARTING<br />
Um hier <strong>de</strong>m Anwen<strong>de</strong>r auch eine technische Kontinuität zu bieten,<br />
hat das InO von <strong>harting</strong> für das Gebäu<strong>de</strong>-Netzwerkkabel die<br />
bewährte LSA PLUS®-Anschlusstechnik übernommen. Der Anwen<strong>de</strong>r<br />
trifft damit auf das, was er kennt, und damit installieren<br />
kann. Die Entwicklung dieses InO wur<strong>de</strong> in enger Kooperation<br />
mit <strong>de</strong>m Experten für die Gebäu<strong>de</strong>- und Inhouseverkabelung im<br />
Bürobereich KRONE vorangetrieben. Die Verkabelungslösungen<br />
und Komponenten zur Ausrüstung von Gebäu<strong>de</strong>n (Office-Verkabelung)<br />
von KRONE fin<strong>de</strong>n weltweit in <strong>de</strong>r Gebäu<strong>de</strong>verkabelung<br />
Anwendung.<br />
Als absolute Neuheit stellte <strong>harting</strong> auf <strong>de</strong>r SPS/IPC/Drives<br />
2003 neben <strong>de</strong>n bereits am Markt sehr erfolgreichen Metall-InO<br />
erstmalig eine Kunststoffgehäuse-Variante <strong>de</strong>s Industrial Outlet<br />
vor, welches das Expertenwissen <strong>de</strong>r bei<strong>de</strong>n Firmen miteinan<strong>de</strong>r<br />
verbin<strong>de</strong>t.<br />
Das InO Push Pull setzt neue Maßstäbe, <strong>de</strong>nn es hat neben seiner<br />
<strong>de</strong>signpreiswürdigen Erscheinung auch je<strong>de</strong> Menge innere<br />
Werte.<br />
Werkzeugloses Konfektionieren<br />
<strong>de</strong>r KM8 Jacks<br />
Führung <strong>de</strong>r Kabel<br />
mit Hilfe <strong>de</strong>s Kabelmanagers<br />
EIGENSCHAFTEN DES INDUSTRIAL OUTLET PUSH PULL<br />
Das Anschließen <strong>de</strong>s Kabels in das InO wur<strong>de</strong> vereinfacht, da die<br />
vorgeschriebenen Anschlusslängen durch Markierungen im Inneren<br />
<strong>de</strong>s Gehäuses gut sichtbar sind. Damit können Installateure<br />
die einbauspezifischen Kabellängen noch schneller ermitteln,<br />
wodurch sich die Installationszeit <strong>de</strong>utlich reduzieren lässt.<br />
Kabelzuführung von oben und unten<br />
Der Anschluss <strong>de</strong>r RJ 45-Jacks im Gehäuse wur<strong>de</strong> durch die Nutzung<br />
<strong>de</strong>r werkzeuglos konfektionierbaren KM8-Jacks <strong>de</strong>r Firma<br />
KRONE optimiert. Die officebewährten RJ 45-Anschlussblöcke<br />
KM8 mit LSA PLUS®-Anschlusstechnik erlauben die Verkabelung<br />
mit AWG 22-24-Industriekabeln. Diese Anschlussblöcke<br />
besitzen eine 360°-Schirmung und entsprechen <strong>de</strong>r IEC 11801<br />
nicht nur in ihrer Link-Performance, son<strong>de</strong>rn auch <strong>de</strong>n strengen<br />
Komponentenanfor<strong>de</strong>rungen nach Cat. 6. Damit wird neben einer<br />
weiteren Reduzierung <strong>de</strong>r Anschlusszeit durch die werkzeuglose<br />
Konfektionierung auch die sichere Übertragung <strong>de</strong>r Datensignale<br />
gemäß Norm gewährleistet.<br />
44<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Der integrierte Kabelmanager sorgt für eine korrekte Führung<br />
<strong>de</strong>r Kabel innerhalb <strong>de</strong>s Gehäuses. Die Geometrie dieser Innovation<br />
sorgt für <strong>de</strong>finierte Biegeradien, damit die Cat. 6-Performance<br />
installationsfreundlich erreicht wird. Wenn das InO angeschlossen<br />
ist und <strong>de</strong>r Deckel zugeklappt wur<strong>de</strong>, ist immer sichergestellt,<br />
dass im Inneren die Kabel so geführt wer<strong>de</strong>n, wie es sein muss,<br />
<strong>de</strong>nn mit HF-Leitungen ist es wie mit einem Wasserschlauch:<br />
Abgeknickt läuft nichts.<br />
Damit wur<strong>de</strong> eine extreme Reduzierung <strong>de</strong>r Außenmaße <strong>de</strong>s Gehäuses<br />
realisiert, weil die gängigen Biegeradien durch die exakte<br />
Führung <strong>de</strong>s Kabels im Kabelmanager minimiert wer<strong>de</strong>n konnten.<br />
Gleichzeitig erleichtert diese Kabelführung <strong>de</strong>m Installateur die<br />
Arbeit, da er sicher sein kann, dass das Kabel im Gehäuse korrekt<br />
geführt wird und sich dadurch die Fehlerrate sowie die Fehlerwahrscheinlichkeit<br />
auf 0 senken lassen.<br />
Ein weiterer Vorteil dieses Kabelmanagers ist die Kabelzuführung<br />
in das InO von zwei Seiten. Durch einfaches Umsetzen <strong>de</strong>s<br />
Kabelmanagers ist es möglich, das Untergehäuse um 180° zu<br />
drehen und damit die Kabel wahlweise von oben o<strong>de</strong>r von unten<br />
kommend anzuschließen. Damit wird eine größtmögliche Applikationsbreite<br />
für das InO erreicht.<br />
Push Pull-Steckverbin<strong>de</strong>r wird momentan von <strong>de</strong>r Industrial<br />
Premise Task Group (IPTG) – einer Arbeitsgruppe innerhalb <strong>de</strong>r<br />
ISO IEC für die Neufassung <strong>de</strong>r Verkabelungsnorm 11801 – als<br />
das mögliche Steckgesicht für <strong>de</strong>n Anschluss <strong>de</strong>r Industrieverkabelung<br />
an das Büronetzwerk gesehen.<br />
Es zeigt sich daher, dass ein enges Zusammenarbeiten von<br />
Experten aus <strong>de</strong>r Office- und <strong>de</strong>r Industrieverkabelung <strong>de</strong>m<br />
Endanwen<strong>de</strong>r <strong>de</strong>n größtmöglichen Nutzen bringen kann. Damit<br />
kann <strong>harting</strong> bereits heute Lösungen für zentrale Themen <strong>de</strong>r<br />
Gebäu<strong>de</strong>verkabelung im industriellen Umfeld anbieten.<br />
Rainer Schmidt<br />
Manager, Marketing/Product Management<br />
PremisNET®<br />
KRONE GmbH Berlin<br />
Simon Seereiner<br />
Strategic Market Manager Industrial<br />
HARTING Electronics GmbH & Co. KG<br />
simon.seereiner@HARTING.com<br />
Da nicht immer von aufgesteckten Steckverbin<strong>de</strong>rn ausgegangen<br />
wer<strong>de</strong>n kann, ist das InO Push Pull mit Automatikklappen ausgerüstet,<br />
so dass gesteckt o<strong>de</strong>r ungesteckt immer die Schutzart<br />
IP 65/67 gewährleistet ist. Auf das nachträgliche Einsetzen von<br />
Ab<strong>de</strong>ckkappen kann verzichtet wer<strong>de</strong>n.<br />
Um eine ein<strong>de</strong>utige I<strong>de</strong>ntifizierung <strong>de</strong>r Ports im Netzwerk auch<br />
unter ungünstigsten Umgebungsbedingungen realisieren zu<br />
können, verfügt das InO von <strong>harting</strong> über ein integriertes durchsichtiges<br />
Schutzglas, welches eine Beschriftung <strong>de</strong>r Dose auch für<br />
eine IP 65/67-Umgebung zulässt. Damit ist sichergestellt, dass<br />
selbst nach jahrelangem Einsatz in rauer Umgebung die Kennung<br />
<strong>de</strong>r Dose nicht vergilbt und damit unlesbar ist.<br />
DIE RJ 45-BASIERTE VERBINDUNG<br />
Als Schnittstelle in die Maschinenverkabelung kommt <strong>de</strong>r<br />
<strong>harting</strong> RJ Industrial Push Pull zum Einsatz. Dieser Steckverbin<strong>de</strong>r<br />
unterbietet <strong>de</strong>n Platzbedarf aller an<strong>de</strong>ren IP 65 und IP 67 RJ<br />
45-Steckverbin<strong>de</strong>r um 50 %. Da Miniaturisierung eine For<strong>de</strong>rung<br />
<strong>de</strong>s Anwen<strong>de</strong>rs ist, geht auch <strong>harting</strong> in <strong>de</strong>r internationalen Standardisierung<br />
konsequent diesen Weg. Der <strong>harting</strong> RJ Industrial<br />
KRONE<br />
KRONE ist an <strong>de</strong>r Entwicklung strukturierter Verkabelungssysteme<br />
von Beginn an beteiligt, ist Mitglied in <strong>de</strong>n<br />
internationalen und vielen nationalen Standardgremien<br />
und führen<strong>de</strong>r Anbieter von passiven Infrastrukturlösungen.<br />
Die KRONE-Verkabelungslösungen und -Komponenten<br />
zur Ausrüstung von Gebäu<strong>de</strong>n (Office Verkabelung) wer<strong>de</strong>n<br />
unter <strong>de</strong>m Namen PremisNET® weltweit vermarktet.<br />
Die Verkabelungskomponenten von KRONE fin<strong>de</strong>n sich bei<br />
allen Telekommunikationsunternehmen, Provi<strong>de</strong>rn und in<br />
Verkabelungen großer Bürogebäu<strong>de</strong>, Flughäfen und bei<br />
Finanzdienstleistern wie<strong>de</strong>r.<br />
Stetig wachsen<strong>de</strong>n Markterfor<strong>de</strong>rnissen begegnet KRONE<br />
u.a. mit erhöhter Innovationskraft. So hat KRONE als erstes<br />
Unternehmen ein 100 % component compliant Kategorie 6<br />
System auf Basis <strong>de</strong>s KM8 auf <strong>de</strong>n Markt gebracht, die<br />
Entwicklung <strong>de</strong>r <strong>de</strong>-embed<strong>de</strong>d Testmetho<strong>de</strong> vorangetrieben<br />
und ist führend bei <strong>de</strong>r Entwicklung von 10 Gigabit<br />
Ethernet tauglichen Kupferverkabelungssystemen.<br />
45
Topthema<br />
TECHNOLOGIE<br />
Michael Grätz<br />
Erfolgreich im Kleinen und Feinen: Micro Packaging-Lösungen<br />
von HARTING wer<strong>de</strong>n durch eine Kooperation mit LPKF gestärkt<br />
Immer kleiner und leistungsfähiger<br />
– diese Marktanfor<strong>de</strong>rungen<br />
zu erfüllen, ermöglicht <strong>harting</strong><br />
Electro-Optics anhand von Micro<br />
Packaging-Lösungen. Diese wer<strong>de</strong>n<br />
als Projektdienstleistungen<br />
angeboten. Eine Schlüsselfunktion<br />
kommt dabei <strong>de</strong>m LPKF-LDS-Verfahren<br />
(Laser-Direkt-Strukturierung) zu, mit <strong>de</strong>m es möglich<br />
ist, individuell auf Kun<strong>de</strong>nbedürfnisse zugeschnittene 3D-<br />
Schaltungsträger in Serie und kostengünstig zu fertigen.<br />
KOOPERATIONSVERTRAG<br />
Im Rahmen <strong>de</strong>r Fachmesse productronica 2003 wur<strong>de</strong> am 10. November<br />
ein Kooperationsvertrag zwischen <strong>harting</strong> Electro-Optics<br />
und <strong>de</strong>r Firma LPKF aus Garbsen zur gemeinsamen Entwicklung<br />
und Qualifizierung <strong>de</strong>s LDS-Verfahrens unterzeichnet. LPKF ist<br />
bekannt als Ausrüstungshersteller und Dienstleister auf <strong>de</strong>m Gebiet<br />
<strong>de</strong>r Lasermikrobearbeitung. Das Spektrum umfasst u.a. Mikrobohren,<br />
Strukturieren, Schnei<strong>de</strong>n und Oberflächenbehandlungen<br />
im Mikrometerbereich mit Hilfe von Laserausrüstungen für<br />
verschie<strong>de</strong>nste Anwendungsfel<strong>de</strong>r. Mit <strong>de</strong>m Kooperationsvertrag<br />
und <strong>de</strong>r damit verbun<strong>de</strong>nen Ausrüstungsbasis erhält die Firma<br />
<strong>harting</strong> seit<strong>de</strong>m Zugang zu einem patentierten, hochmo<strong>de</strong>rnen<br />
und flexibel einsetzbaren Verfahren.<br />
BEARBEITEN MIT LPKF-LDS-VERFAHREN<br />
Das LPKF-LDS-Verfahren ist ein additives Verfahren zur Herstellung<br />
von 3D-Leiterbahnstrukturen auf einem Kunststoffträger.<br />
Das Verfahrensprinzip beruht auf <strong>de</strong>r Laseraktivierung eines<br />
Metallkomplexes. Zu diesem Zweck wird <strong>de</strong>m verwen<strong>de</strong>ten<br />
Kunststoff (zurzeit können LCP, PBT und PP angeboten wer<strong>de</strong>n)<br />
<strong>de</strong>r Metallkomplex in feinverteilter Form beigemischt.<br />
Aus <strong>de</strong>m so entstan<strong>de</strong>nen Spezialkunststoff wer<strong>de</strong>n im herkömmlichen<br />
Spritzgussverfahren die Rohlinge für die Schaltungsträger<br />
gespritzt, die typischerweise Abmessungen im Bereich zwischen<br />
2 x 2 x 1 mm und 100 x 100 x 30 mm haben dürfen.<br />
Im nachfolgen<strong>de</strong>n Strukturierungsprozess wer<strong>de</strong>n in <strong>de</strong>r Laseranlage<br />
in einem 3D-Strukturierungsprozess mit einem Laserstrahl<br />
die Leiterbahnen auf <strong>de</strong>n Rohling „geschrieben“. In diesem<br />
Prozess wird <strong>de</strong>r Metallkomplex zerstört und die Metallkeime für<br />
die nachfolgen<strong>de</strong>n Metallisierungsprozesse wer<strong>de</strong>n freigelegt.<br />
STRUKTURIERUNGSPROZESS<br />
Der Strukturierungsprozess ermöglicht Bearbeitungszeiten im<br />
Sekun<strong>de</strong>nbereich, durch eine Batch-Bearbeitung (Chargenbearbeitung<br />
o<strong>de</strong>r auch Fertigungslosbearbeitung) können die durchschnittlichen<br />
Bearbeitungszeiten pro Teil weiter gesenkt wer<strong>de</strong>n.<br />
Die Daten für die Strukturierung wer<strong>de</strong>n direkt aus <strong>de</strong>n CAD-Daten<br />
generiert und in <strong>de</strong>r Laseranlage unmittelbar verarbeitet, was<br />
eine Strukturierung ohne jegliche Maskenherstellung ermöglicht.<br />
Nach einem Reinigungsschritt zur Entfernung <strong>de</strong>r Ablationsprodukte<br />
(Ablation: Abtragung von Material durch große Hitzeeinwirkung)<br />
und <strong>de</strong>r Schaffung einer sauberen Oberfläche wer<strong>de</strong>n in<br />
einem mehrstufigen nasschemischen Prozess die Metallschichten<br />
aufgebracht, die die späteren Leiterbahnen bil<strong>de</strong>n.<br />
SCHICHT UM SCHICHT<br />
Eine entschei<strong>de</strong>n<strong>de</strong> Rolle kommt hierbei <strong>de</strong>r Startschicht zu, die<br />
im Wesentlichen die Haftungseigenschaften <strong>de</strong>s gesamten Metallaufbaues<br />
bestimmt. Diese Startschicht wird immer durch eine<br />
rein chemische Abscheidung erzeugt. Bei einer entsprechen<strong>de</strong>n<br />
Prozessführung wächst die Startschicht nur auf <strong>de</strong>n Stellen auf,<br />
an <strong>de</strong>nen vorher die Metallkeime freigelegt wur<strong>de</strong>n, so dass das<br />
abgeschie<strong>de</strong>ne Metall ein genaues Abbild <strong>de</strong>r vorherigen Strukturierung<br />
darstellt. Die nachträglich aufgebrachten weiteren<br />
Schichten sorgen nun für entsprechen<strong>de</strong> Schichteigenschaften,<br />
die eine Weiterverarbeitung mit <strong>de</strong>n typischen Aufbau- und Verbindungstechniken<br />
wie z.B. SMD-Löten, Leitkleben, Chip- und<br />
Drahtbon<strong>de</strong>n o<strong>de</strong>r <strong>de</strong>r Flipchip-Technik<br />
ermöglichen.<br />
Eine dafür üblicherweise verwen<strong>de</strong>te<br />
Schichtkombination<br />
ist Kupfer-Nickel-Gold mit<br />
einer Gesamtschichtdicke<br />
von ca. 8 – 11 µm. Die chemische<br />
Abscheidung kann im Mit <strong>de</strong>m LDS-Verfahren<br />
Abb. 1:<br />
gefertigtes Teil.<br />
Anschluss durch galvanische<br />
46<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Prozesse weiter aufgebaut wer<strong>de</strong>n, eine Vorbedingung dafür<br />
sind allerdings Möglichkeiten <strong>de</strong>r Ankontaktierung für <strong>de</strong>n Galvanikprozess,<br />
die bereits beim Entwurf <strong>de</strong>r Teile berücksichtigt<br />
wer<strong>de</strong>n müssen. Außer<strong>de</strong>m ist zu beachten, dass eine galvanisch<br />
aufgebrachte Schicht zwar wesentlich dicker und weniger rau ist,<br />
dass aber beim Aufwachsen <strong>de</strong>r galvanischen Schicht das Leiterbahnbild<br />
auch horizontal wesentlich verän<strong>de</strong>rt wird.<br />
Der Vergleich mit <strong>de</strong>m Streichholz bei Abb. 1 <strong>de</strong>monstriert eindrucksvoll<br />
die erreichbaren Strukturgrößen, die gegenwärtig im<br />
Bereich von 200 µm liegen. Die weiteren Arbeiten sind darauf<br />
gerichtet, in <strong>de</strong>n Bereich von Strukturgrößen um 100 µm vorzustoßen.<br />
Das Verfahren ermöglicht es auch, Durchkontaktierungen<br />
herzustellen und somit durchgängige Leiterbahnführungen über<br />
zwei Seiten herzustellen.<br />
FAZIT<br />
Zusammenfassend ist zu sagen, dass sich mit diesem Verfahren<br />
für die Firma <strong>harting</strong> weitere Möglichkeiten auf <strong>de</strong>m Gebiet <strong>de</strong>s<br />
Micro Packagings eröffnen. Die Vorteile <strong>de</strong>s Verfahrens liegen in<br />
erster Linie in Flexibilität <strong>de</strong>s Verfahrens, die eine nachträgliche<br />
Anpassung <strong>de</strong>s Leiterbahnentwurfs ohne irgendwelche Werkzeugän<strong>de</strong>rungen<br />
erlaubt. Ebenso wichtig ist die Möglichkeit <strong>de</strong>r<br />
Verflechtung von mechanischen und elektrischen Funktionalitäten,<br />
in<strong>de</strong>m ein mechanischer Grundkörper gleichzeitig als Träger<br />
eines dreidimensionalen Leiterbil<strong>de</strong>s dient und somit weitere<br />
Schritte <strong>de</strong>r Miniaturisierung von Bauteilen gestattet. Die Kooperation<br />
mit <strong>de</strong>r Firma LPKF führt die Stärken bei<strong>de</strong>r Firmen zum<br />
Vorteil für <strong>de</strong>n Kun<strong>de</strong>n zusammen – die Ausrüstungskenntnisse<br />
und erste Verfahrensergebnisse von LPKF mit <strong>de</strong>n Technologieerfahrungen<br />
und <strong>de</strong>n Kenntnissen in <strong>de</strong>r Verfahrensqualifizierung<br />
von <strong>harting</strong>.<br />
Produkte, die mit <strong>de</strong>m neuen Verfahren produziert wer<strong>de</strong>n,<br />
kommen u.a. in <strong>de</strong>r Medizintechnik sowie in <strong>de</strong>r Sensortechnik<br />
zum Einsatz.<br />
Abb. 2: Querschliff durch eine 300 µm-Durchkontaktierung<br />
in 100facher Vergrößerung vor und nach <strong>de</strong>r Metallisierung.<br />
Michael Grätz<br />
Manager Production Technology<br />
HARTING Electro-Optics GmbH & Co KG<br />
michael.graetz@HARTING.com<br />
47
Topthema<br />
TECHNOLOGIE<br />
Frank Quast<br />
Keine halben Sachen<br />
Es gibt ihn „erst“ seit ca. 50 Jahren, doch kaum ein an<strong>de</strong>res<br />
Produkt hat sich so schnell in <strong>de</strong>r Industrie durchgesetzt und<br />
verbreitet wie <strong>de</strong>r Rechtecksteckverbin<strong>de</strong>r. Seine Vielfalt liegt<br />
vornehmlich im „Inneren“ <strong>de</strong>s schützen<strong>de</strong>n Metallgehäuses.<br />
Die Palette <strong>de</strong>r unterschiedlichen Isolierkörper ist riesengroß<br />
und <strong>de</strong>ckt nahezu alle Anfor<strong>de</strong>rungen <strong>de</strong>r Praxis ab.<br />
Diese Arbeitsschritte sind ausschließlich manuell auszuführen<br />
und sind je nach Flexibilität <strong>de</strong>s Kabels zeit- und kostenaufwändig.<br />
Vor diesem Hintergrund wur<strong>de</strong> ein Gehäuse entwickelt mit<br />
neuen, ungewöhnlichen Ansätzen, um bei Schnittstellen mit<br />
sperrigen bzw. hochpoligen Kabeln optimierten Verdrahtungskomfort<br />
zu bieten.<br />
Schnittdarstellung eines Standard-Industriesteckverbin<strong>de</strong>rs<br />
Vor diesem Hintergrund erstaunt es um so mehr, dass sich an <strong>de</strong>m<br />
Erscheinungsbild bzw. <strong>de</strong>r Funktionsweise <strong>de</strong>r Metallgehäuse bis<br />
heute nur sehr wenig geän<strong>de</strong>rt hat.<br />
Industriesteckverbin<strong>de</strong>r mit teilbarem Tüllengehäuse<br />
STAND DER DINGE<br />
Das Gesamtkonstrukt Industriesteckverbin<strong>de</strong>r <strong>de</strong>r Schutzklasse<br />
IP 65 besteht kabelseitig aus drei Komponenten:<br />
HALBE-HALBE<br />
Die grundlegen<strong>de</strong> Neuerung liegt in <strong>de</strong>r vertikalen Teilung <strong>de</strong>s<br />
Gehäuses.<br />
l<br />
Steckverbin<strong>de</strong>reinsatz<br />
l<br />
Tüllengehäuse<br />
l<br />
Kabelverschraubung<br />
Unabhängig von <strong>de</strong>r Anschlusstechnik <strong>de</strong>s Isolierkörpers benötigt<br />
die Konfektionierung eines Industriesteckverbin<strong>de</strong>rs fünf<br />
grundlegen<strong>de</strong> Schritte.<br />
1. Kabel durch die Kabelverschraubung und durch die Gehäuseöffnung<br />
führen<br />
2. Isolierkörper anschließen<br />
3. Isolierkörper mit Kabel in das Tüllengehäuse zurückführen<br />
4. Befestigungsschrauben <strong>de</strong>s Isolierkörpers verschrauben<br />
5. Festziehen <strong>de</strong>r Kabelverschraubung<br />
Die bei<strong>de</strong>n Halbschalen ermöglichen ein Öffnen <strong>de</strong>s bisher<br />
geschlossenen Tüllengehäuses. Die Arbeitswege beim Konfektionieren<br />
verlagern sich somit aus <strong>de</strong>r axialen Ebene in die<br />
Horizontale.<br />
Das hat Auswirkung auf die Logistik beim Verdrahtungsprozess,<br />
da Kabel und Isolierkörper komfortabel an unterschiedlichen<br />
Arbeitsstationen zu verbin<strong>de</strong>n sind und erst nachträglich in das<br />
Gehäuse eingelegt wer<strong>de</strong>n. Konfektionierungen wer<strong>de</strong>n dadurch<br />
einfacher und sicherer, da das Gehäuseinnere einsehbar und<br />
kontrollierbar ist. Um das „geteilte“ Prinzip <strong>de</strong>s Tüllengehäuses<br />
komplett umzusetzen, darf die Komponente „Kabelverschraubung“<br />
aus <strong>de</strong>r Betrachtung nicht ausgeschlossen wer<strong>de</strong>n. Die meist aus<br />
48<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Messing bestehen<strong>de</strong> Druckschraube entfällt bei dieser Gehäusevariante<br />
komplett und <strong>de</strong>r Elastomer <strong>de</strong>r Verschraubung wan<strong>de</strong>rt<br />
ganzheitlich in das Gehäuse. Parallel zur IP 65-Dichtigkeit bietet<br />
dieses Prinzip eine optionale Zugentlastungsschelle, die einen<br />
hochwertigen Funktionsschutz bei Zugbelastung <strong>de</strong>s Kabels gewährleistet.<br />
Gehäuse und „Kabelverschraubung“ verschmelzen<br />
zu einer Einheit.<br />
FESTER SITZ AUCH OHNE SCHRAUBEN<br />
Ein weiteres Feature zur Reduzierung von Konfektionierungszeiten<br />
ist die Isolierkörperaufnahme. Der Kontakteinsatz ruht auf<br />
einem patentierten, elektrisch leiten<strong>de</strong>n Druckfe<strong>de</strong>rsystem, das<br />
zusätzlich die Verbindung zum Erdpotential <strong>de</strong>s Tüllengehäuses<br />
realisiert. Das Verschrauben <strong>de</strong>s Isolierkörpers mit <strong>de</strong>m Tüllengehäuse<br />
entfällt. Dieses zeitsparen<strong>de</strong> Befestigungssystem ist für<br />
alle <strong>harting</strong>-Kontakteinsätze ausgelegt und ermöglicht somit<br />
maximale Applikationsflexibilität.<br />
Gehäuseschale mit Kontakteinsatz für voluminöse Leiterpakete<br />
DICHTIGKEIT UNTER RAUEN BEDINGUNGEN<br />
Vertikal geteilte Gehäuse stellen hohe Anfor<strong>de</strong>rungen an die<br />
Gehäusedichtung. Am Sensibelsten ist <strong>de</strong>r Bereich <strong>de</strong>r vertikal<br />
verlaufen<strong>de</strong>n Schnurdichtung <strong>de</strong>s Tüllengehäuses, <strong>de</strong>r auf die<br />
horizontale Profilgummidichtung <strong>de</strong>s Anbaugehäuses stößt.<br />
Um schnell und effektiv an funktionssichere Dichtungskonturen<br />
zu gelangen, wur<strong>de</strong> diese „Stoßstelle“ digital von einem<br />
spezialisierten Unternehmen im Rechner nachgebil<strong>de</strong>t. Durch<br />
FEM-Analyse (FEM = Finite Elemente Metho<strong>de</strong>) konnte die Volumenverpressung<br />
optimiert wer<strong>de</strong>n, so dass eine IP 65-Staubund<br />
-Strahlwasserdichtigkeit gemäß IEC 60 529 über die gesamte<br />
Produktlebensdauer garantiert wer<strong>de</strong>n kann.<br />
UNGEAHNTE MÖGLICHKEITEN<br />
All die genannten Details führen zu einem Industriesteckverbin<strong>de</strong>r,<br />
<strong>de</strong>r durch die geteilte Bauweise neue Wege <strong>de</strong>s Zusammenbaus<br />
ermöglicht. Das Produkt bietet erweiterten Kabelraum und<br />
eine verbesserte Packungsdichte unter Beibehaltung <strong>de</strong>r Steckkompatibilität<br />
zu bisherigen Schnittstellen. Die Verkabelung ist<br />
einsehbar, was maßgeblich die Sicherheit <strong>de</strong>r Steckverbindung<br />
erhöht. Konfektionierungen können bis 25 % schneller ausgeführt<br />
wer<strong>de</strong>n und durch die horizontale Arbeitsweise sind Automatisierungsansätze<br />
in <strong>de</strong>r Konfektionierung möglich gewor<strong>de</strong>n.<br />
Nicht-linear statische Simulation <strong>de</strong>r Volumenverpressung<br />
im Bereich <strong>de</strong>r Schnur- und Profilgummidichtung<br />
Frank Quast<br />
Product Manager Connectors<br />
HARTING Electric GmbH & Co. KG<br />
frank.quast@HARTING.com<br />
49
Topthema<br />
INTERNATIONAL<br />
Steve Richardson & Paul Atkinson<br />
Überzeugen<strong>de</strong> Argumente: Backplane-Bestückung<br />
als Fortsetzung <strong>de</strong>s Technologieansatzes<br />
Normalerweise zahlt sich <strong>de</strong>r Übergang von gelöteten<br />
Backplane-Baugruppen zur Pressfit-Technologie aus, wenn<br />
bestimmte Voraussetzungen bei <strong>de</strong>r Konstruktion <strong>de</strong>r Baugruppe<br />
gegeben sind.<br />
Doppelseitige Bestückung – Pressfit-Steckverbin<strong>de</strong>r an bei<strong>de</strong>n Seiten<br />
Diese Bedingungen lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen:<br />
1. Auf <strong>de</strong>r Rückwandplatine ist ein „Feed-through“-Interface erfor<strong>de</strong>rlich.<br />
Dabei kommen Steckverbin<strong>de</strong>r mit langen Kontakten<br />
zum Einsatz, über die entwe<strong>de</strong>r eine Erweiterungskarte o<strong>de</strong>r<br />
E/A-Kabel an <strong>de</strong>r Rückseite angeschlossen wer<strong>de</strong>n. In diesem<br />
Fall bietet die Pressfit-Technik saubere, vergol<strong>de</strong>te Pins, die für<br />
eine zuverlässige Verbindung sorgen – eine Voraussetzung, die<br />
bei an<strong>de</strong>ren Montagemetho<strong>de</strong>n nicht immer garantiert wer<strong>de</strong>n<br />
kann.<br />
2. Die Rückwandplatine ist auf bei<strong>de</strong>n Seiten mit vielen Steckverbin<strong>de</strong>rn<br />
bestückt, was eine zeitrauben<strong>de</strong> und potentiell unzuverlässige<br />
Handlötung auf einer Seite erfor<strong>de</strong>rlich macht.<br />
INTEGRIERTE LÖSUNGEN VON HARTING<br />
In einer Großserienanwendung in Großbritannien ist unter Einbeziehung<br />
von <strong>harting</strong> Integrated Solutions (HIS) eine Familie aus<br />
vier Rückwandplatinen unter Einsatz <strong>de</strong>s Schwall-Lötverfahrens<br />
als Montageprozess entwickelt wor<strong>de</strong>n. <strong>harting</strong> wur<strong>de</strong> aus einer<br />
Vielzahl von Herstellern als Lieferant <strong>de</strong>r Hauptverbindung mit<br />
Cable-to-Board-Steckverbin<strong>de</strong>rn – allesamt Lötstiftkontakte –<br />
ausgewählt.<br />
Interessanterweise lagen bei dieser Anwendung keine <strong>de</strong>r oben<br />
genannten Voraussetzungen vor. Alle Steckverbin<strong>de</strong>r waren auf<br />
<strong>de</strong>rselben Seite <strong>de</strong>r Leiterplatte montiert und bei allen han<strong>de</strong>lte es<br />
sich um kurze „PC Tail“-Kontakte, so dass auf <strong>de</strong>n ersten Blick <strong>de</strong>r<br />
„Flow sol<strong>de</strong>r“-Ansatz für die Montage als beste Lösung erschien.<br />
Im Rahmen weiterer Untersuchungen rückte jedoch aufgrund<br />
mehrerer Faktoren die Möglichkeit einer Umstellung auf die<br />
Pressfit-Technik stärker in <strong>de</strong>n Mittelpunkt – und nach Gesprächen<br />
mit <strong>de</strong>m Konstruktionsverantwortlichen erhielt HIS <strong>de</strong>n<br />
Auftrag, diese Option eingehen<strong>de</strong>r zu untersuchen. Das HIS-<br />
Team berücksichtigte alle Aspekte <strong>de</strong>r vier Montageansätze mit<br />
<strong>de</strong>m Ziel, die kosteneffektivsten Lösungen für die vorhan<strong>de</strong>nen<br />
Designparameter anzubieten.<br />
Die Umrüstung <strong>de</strong>r Tochterkarten-Verbindungen lag auf <strong>de</strong>r Hand,<br />
da Pressfit-Versionen zum existieren<strong>de</strong>n Steckverbin<strong>de</strong>r-Angebot<br />
Rückwandplatine mit „Feed-through“-Kontakten und Kontaktschutz<br />
In die Rückseite <strong>de</strong>r Leiterplatte gepresste M3-Mutter<br />
50<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
unter Verwendung von Mustermontagen und Zugprüfdaten beweisen,<br />
dass mit 64 o<strong>de</strong>r 96 beibehaltenen Pressfit-Stiften in <strong>de</strong>r<br />
Leiterplatte die Notwendigkeit einer zusätzlichen Befestigung<br />
tatsächlich entfällt.<br />
Klinkenbuchsen – durch Steckverbin<strong>de</strong>r und Leiterplatte<br />
hindurch an M3-Mutter befestigt<br />
von <strong>harting</strong> gehörten. Doch die Suche nach optimalen Pressfit-<br />
Lösungen für die Kabelsteckverbin<strong>de</strong>r stellte eine wesentlich<br />
größere Herausfor<strong>de</strong>rung dar. Nach intensiver Evaluation im<br />
Markt angebotener Produkte wur<strong>de</strong>n qualitativ hochwertige<br />
Pressfit-Optionen ausgewählt, <strong>de</strong>m Konstruktionsverantwortlichen<br />
vorgelegt und von diesem genehmigt.<br />
Die größte Aufmerksamkeit widmeten die Konstrukteure dabei<br />
einer zuverlässigen Sicherung <strong>de</strong>r Klinkenbuchsen sowie <strong>de</strong>n<br />
Kabelsicherungsklemmen und <strong>de</strong>r Bail Lock-Technik bei <strong>de</strong>n<br />
Kabelsteckverbin<strong>de</strong>rn. Denn beim Montieren einer Rückwandplatine<br />
im Baugruppenträger führt je<strong>de</strong>s Lösen und Drehen bei<br />
<strong>de</strong>r Sicherung <strong>de</strong>r Steckkabelhälfte „in <strong>de</strong>r Praxis“ zu großen Problemen.<br />
Mit einer in die Rückseite <strong>de</strong>r Leiterplatte eingesenkten<br />
Pressfit-Mutter M3 fand HIS die Lösung, die zu<strong>de</strong>m <strong>de</strong>n zusätzlichen<br />
Vorteil aufwies, dass auf ein zeitaufwändiges Hantieren<br />
mit Muttern und Unterlegscheiben verzichtet wer<strong>de</strong>n konnte, so<br />
dass die Hardware-Teile nur noch durch <strong>de</strong>n Steckverbin<strong>de</strong>r und<br />
die Leiterplatte an <strong>de</strong>r M3-<br />
Mutter befestigt wer<strong>de</strong>n<br />
mussten.<br />
Die ursprüngliche Lötkonstruktion<br />
erfor<strong>de</strong>rte<br />
zu<strong>de</strong>m Fixierungen für die<br />
DIN 41612-Steckverbin<strong>de</strong>r<br />
– und zwar 16 bis 24<br />
DIN-Steckverbin<strong>de</strong>r je Leiterplatte.<br />
Die Bestückungszeit<br />
ließe sich enorm<br />
verkürzen, wenn auf diese<br />
Fixierungen vollständig<br />
verzichtet wer<strong>de</strong>n könnte.<br />
HARTING 2001/s-Presse im Einsatz<br />
HIS konnte <strong>de</strong>m Kun<strong>de</strong>n<br />
DER PROZESS DER LEITERPLATTENBESTÜCKUNG<br />
Bei <strong>de</strong>r Bereitstellung kosteneffektiver Lösungen für <strong>de</strong>n Kun<strong>de</strong>n<br />
durch Pressfit-Anwendungen konnte das HIS-Team zu<strong>de</strong>m<br />
seine Erfahrungen mit „Design for Manufacture“-Prinzipien, die<br />
sich bereits bei an<strong>de</strong>ren Produkten im britischen <strong>harting</strong>-Werk<br />
bewährt hatten, auch für an<strong>de</strong>re Aspekte <strong>de</strong>r Leiterplattenbestückung<br />
einbringen und sinnvoll nutzen.<br />
Die Fertigungsingenieure von HIS konnten schließlich Vorschläge<br />
unterbreiten, die eine Reduzierung <strong>de</strong>r Herstellungszeit für<br />
die einzelnen Leiterplatten von elf Minuten auf nur noch fünf<br />
Minuten je Baugruppe, einschließlich Elektroprüfung, zur Folge<br />
hatten. Bei diesen Vorschlägen wur<strong>de</strong> auch <strong>de</strong>r Einsatz von<br />
<strong>harting</strong> CPM-Maschinen mit einem Presszyklus von drei Minuten<br />
je Leiterplatte berücksichtigt.<br />
Schließlich legte HIS sein komplettes Angebot mit allen technischen<br />
und kostenrelevanten Vorteilen vor. Und in Anbetracht<br />
solch überzeugen<strong>de</strong>r Argumente war es nicht weiter erstaunlich,<br />
dass das Unternehmen über einen weltweiten CEM – in direkter<br />
Konkurrenz zu <strong>de</strong>ssen eigener Backplane-Fertigung – <strong>de</strong>n Zuschlag<br />
für das Geschäft erhielt.<br />
Doch oftmals erreicht man mit <strong>de</strong>n zweckmäßigsten Herstellungsverfahren<br />
nicht unbedingt das erfor<strong>de</strong>rliche Qualitätsniveau.<br />
Deshalb wandte das funktionsübergreifen<strong>de</strong> Team von Beginn an<br />
FMEA-Techniken (Failure Mo<strong>de</strong> and Effect Analysis Techniques)<br />
bei <strong>de</strong>r Herstellung an, die auf Poke-Yoke (hun<strong>de</strong>rtprozentig sicheren)<br />
Montagemetho<strong>de</strong>n basieren, um die Produktkonformität<br />
„von Anfang an“ sicherzustellen.<br />
Drop-on-Steckverbin<strong>de</strong>r-Kontrolle<br />
51
Testvorrichtung: Überprüft einfach und schnell<br />
die Ausrichtung <strong>de</strong>r Steckverbin<strong>de</strong>r, testet alle Kontakte<br />
und führt <strong>de</strong>n Elektrotest <strong>de</strong>r Rückwandplatinen durch.<br />
Wie<strong>de</strong>rverwendbare Verpackung<br />
Dieser Ansatz sorgte für einen schnellen und zuverlässigen Produktionszyklus,<br />
<strong>de</strong>r das Vertrauen <strong>de</strong>s Kun<strong>de</strong>n in die Fähigkeit<br />
von HIS zur rechtzeitigen Lieferung großer Produktmengen bei<br />
hohem Qualitätsniveau stärkte.<br />
Bei <strong>de</strong>r Entwicklung <strong>de</strong>r Fertigungszelle für zwei Schichten<br />
wur<strong>de</strong>n Flow Line-Grundsätze berücksichtigt, um ein unmittelbares<br />
Feedback entlang <strong>de</strong>r Fertigungslinie unter Einbeziehung<br />
vor<strong>de</strong>finierter Leistungsparameter sicherzustellen.<br />
So konnte das Team schließlich die anspruchsvolle Anfor<strong>de</strong>rung<br />
erfüllen, <strong>de</strong>n Durchsatz innerhalb <strong>de</strong>r ersten vier Herstellungswochen<br />
zu vervierfachen.<br />
Bevor die Leiterplatte innerhalb <strong>de</strong>r Zelle weiterbewegt wird,<br />
wird je<strong>de</strong> Fertigungsstufe auf Korrektheit überprüft. Nach <strong>de</strong>m<br />
Pressen und vor <strong>de</strong>r Prüfung und <strong>de</strong>r Hardware-Montage wird<br />
die Ausrichtung aller Steckverbin<strong>de</strong>r auf einer einfachen „Plug<br />
on“-Vorrichtung kontrolliert.<br />
Danach wer<strong>de</strong>n die Leiterplatten<br />
zum Elektrotest weiterbewegt,<br />
<strong>de</strong>r soweit wie möglich vereinfacht<br />
wur<strong>de</strong> und eine speziell<br />
angefertigte Vorrichtung für<br />
alle Montagearten einsetzt. Vier<br />
Multi-Connector Plug-in Cards<br />
wer<strong>de</strong>n horizontal montiert. Die<br />
Rückwandplatine wird einfach<br />
an einer mit Scharnieren versehenen,<br />
aufklappbaren Rückwand<br />
positioniert und dann aus dieser<br />
Hardware-Montage<br />
Position eingeschwenkt, wie die<br />
Abbildung zeigt. Danach wer<strong>de</strong>n die Karten eingesteckt, das<br />
Prüfprogramm wird initiiert und die Leiterplatte wird zur letzten<br />
Stufe <strong>de</strong>r Hardware-Installation weiterbewegt.<br />
Die Montage <strong>de</strong>r verschie<strong>de</strong>nen Hardware-Bestandteile wird<br />
unter Verwendung von automatischen Ausgabevorrichtungen,<br />
Elektroschraubern mit Drehmomenteinstellung und Poke-Yoke-<br />
Vorrichtungen abgeschlossen, die dafür sorgen, dass die richtigen<br />
Teile am richtigen Platz eingebaut wer<strong>de</strong>n.<br />
Und schließlich umfasst das HIS-Angebot aus Grün<strong>de</strong>n <strong>de</strong>r Umweltverträglichkeit<br />
statt teurer Einwegverpackungen wie<strong>de</strong>rverwendbare,<br />
zusammenklappbare Boxen für <strong>de</strong>n Versand <strong>de</strong>r<br />
Rückwandplatinen, was zu<strong>de</strong>m die Handhabung <strong>de</strong>s Produkts<br />
sowohl bei HIS als auch beim Kun<strong>de</strong>n enorm vereinfacht.<br />
Der Kun<strong>de</strong> begrüßte diese Kosteneinsparungsinitiative nicht nur,<br />
son<strong>de</strong>rn war von dieser Verpackungsi<strong>de</strong>e so begeistert, dass er<br />
sie auch für seine eigenen PCB-Baugruppen und Konstruktionselemente<br />
übernahm.<br />
Die Rahmenrichtlinien <strong>de</strong>s kontinuierlichen Verbesserungsprogramms<br />
von <strong>harting</strong> („<strong>harting</strong> Way“) sorgen dafür, dass HIS als<br />
Antwort auf die heutzutage durch Nachfrageschwankungen äußerst<br />
reaktiven Marktverhältnisse kontinuierlich nach besseren<br />
und kosteneffektiveren Metho<strong>de</strong>n strebt, während gleichzeitig die<br />
konsequente Einhaltung <strong>de</strong>r Anfor<strong>de</strong>rungen und Spezifikationen<br />
<strong>de</strong>r Kun<strong>de</strong>n sichergestellt wird.<br />
Steve Richardson<br />
Sales & Marketing Manager (HIS) HARTING<br />
Integrated Solutions, HARTING Ltd. UK<br />
steve.richardson@HARTING.com<br />
Paul Atkinson<br />
Manufacturing Manager (HIS)<br />
HARTING Ltd. UK<br />
paul.atkinson@HARTING.com<br />
52<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Topthema<br />
TECHNOLOGIE<br />
Heinz-Wilhelm Meier<br />
Applied Technologies – Wege in die Zukunft<br />
Der Begriff Applied Technologies, also angewandte Technologien,<br />
steht für die Gesellschaft <strong>de</strong>r <strong>harting</strong>-Unternehmensgruppe,<br />
die sich seit Jahren unmittelbar mit <strong>de</strong>r Umsetzung<br />
<strong>de</strong>s technologisch Machbaren in das praktisch Sinnvolle und<br />
vom Kun<strong>de</strong>n Benötigte beschäftigt.<br />
Die folgen<strong>de</strong>n Beispiele geben einen Überblick über die Umsetzung<br />
<strong>de</strong>r technologischen Basis in konkrete Lösungen:<br />
Hier wird Technologie im Sinne <strong>de</strong>r praktischen Anwendung von<br />
Wissen, Können und Fähigkeiten zur Realisierung von Produkten<br />
und Prozessen eingesetzt. Technologie gewinnt so in Form von<br />
Produkten reale Gestalt und generiert Wertschöpfung.<br />
Das Betätigungsfeld von <strong>harting</strong> Applied Technologies liegt im<br />
Bereich <strong>de</strong>s Werkzeug-, Son<strong>de</strong>rmaschinen- und Montageanlagenbaus.<br />
Es umfasst damit eine breite Palette von Technologien, die<br />
<strong>de</strong>n heutigen Anwendungen gerecht wird und <strong>de</strong>n Weg zu neuen<br />
innovativen Applikationen aufzeigt.<br />
Abb. 1<br />
Mit <strong>de</strong>m aus Theorie und Praxis gewonnenen Know-how bezüglich<br />
<strong>de</strong>r Kunststoffverarbeitung (Präzisions- und Mikrospritzgießen),<br />
<strong>de</strong>r Metallbearbeitung (Präzisionsstanzen und Druckgießen),<br />
<strong>de</strong>r notwendigen industrietauglichen Montage, Justage und<br />
Inspektion sowie <strong>de</strong>r professionellen Anwendung von 3D CAD /<br />
CAM-Systemen wird einerseits die kontinuierliche, innovative<br />
Weiterentwicklung <strong>de</strong>r bestehen<strong>de</strong>n Produkte und Prozesse <strong>de</strong>r<br />
Technologiegruppe <strong>harting</strong> betrieben, an<strong>de</strong>rerseits erschließen<br />
sich völlig neue Märkte.<br />
Abgesetzte Isolierhülse für einen Hochfrequenzkontakt mit <strong>de</strong>n<br />
Außenabmessungen Ø 1,1 / n 1,8 mm x 8,9 mm Länge mit einem<br />
Teilegewicht von 20 mg (Abb. 1).<br />
Anfor<strong>de</strong>rungen an das Werkzeug: minimale Mengeneinbringung<br />
und Miniaturkern für die Herstellung <strong>de</strong>r Längsbohrung mit<br />
Ø 0,47 mm, sowie zusätzliche, schiebergesteuerte Kerne für<br />
Querschlitze, die auf <strong>de</strong>n Längskernen abdichten.<br />
TREND DER MIKROTECHNOLOGIE<br />
Einer dieser Märkte ist bestimmt durch die konsequente Miniaturisierung<br />
im Bereich <strong>de</strong>r mobilen Kommunikation, <strong>de</strong>r Medizintechnik<br />
o<strong>de</strong>r auch <strong>de</strong>r Automobiltechnik.<br />
Mikrostrukturen aus Kunststoff und Metall müssen nicht nur<br />
gefertigt, son<strong>de</strong>rn auch industriell, d.h. in einem automatisierten<br />
Prozess, montiert wer<strong>de</strong>n. Die dazu notwendige Handhabungstechnik<br />
für Mikrostrukturen o<strong>de</strong>r für die Mikrosystemtechnik<br />
stellt heute allgemein noch einen Schwachpunkt in <strong>de</strong>r gesamten<br />
Wertschöpfungskette dar. Die Herstellung von Präzisionswerkzeugen<br />
für Mikrostrukturen und die Montagetechnik sind aber<br />
gera<strong>de</strong> Kernkompetenzen von <strong>harting</strong> Applied Technologies. Die<br />
Synchronisation <strong>de</strong>r notwendigen und verfügbaren Technologien<br />
mit <strong>de</strong>n sich abzeichnen<strong>de</strong>n Applikationen und Bedürfnissen <strong>de</strong>s<br />
Marktes ist hier die große Herausfor<strong>de</strong>rung und Chance.<br />
Abb. 2<br />
Umspritzter Kontakt (Abb. 2) für einen Hochleistungssteckverbin<strong>de</strong>r<br />
mit einem Teilegewicht von 42 mg und einem Kunststoffgewicht<br />
von 22 mg.<br />
Anfor<strong>de</strong>rungen an das Werkzeug: minimale Mengeneinbringung<br />
und Abdichtung auf <strong>de</strong>n Rundkontakten.<br />
53
Träger- und Isolierscheibchen (Abb. 3) für Steckverbin<strong>de</strong>r mit <strong>de</strong>n<br />
Flächenabmessungen von 13 x 7 mm, einer Dicke von 1,1 / 1,6<br />
mm und einem Teilegewicht von 137 mg. Die Kontaktgräben sind<br />
partiell eingeengt und abgesetzt.<br />
Das Spritzgießwerkzeug ist mit Direktanspritzung ohne vorstehen<strong>de</strong>n<br />
Anspritzpunkt ausgeführt.<br />
Abb. 5 + 6<br />
Abb. 3<br />
Kammer<strong>de</strong>ckel (Abb. 4) mit filigranen Konturen für einen elektronischen<br />
Schalterstecker mit einem Teilegewicht von 20 mg in<br />
<strong>de</strong>n Raumabmessungen von 6,7 x 2,4 x 4,8 mm.<br />
Anfor<strong>de</strong>rungen an das Werkzeug: mehrfach Schieberwerkzeug<br />
für Durchbrüche und Hinterschneidungen am Produkt.<br />
Handhabungstechnik (Abb. 7) für die automatische Montage von<br />
Mikrobauteilen (von <strong>de</strong>n Einzelteilen zur montierten Montagegruppe).<br />
Die Kammer<strong>de</strong>ckel wer<strong>de</strong>n vereinzelt, und die Brücke als Platinenband<br />
<strong>de</strong>r Montageeinheit zugeführt. In <strong>de</strong>r Montageeinheit ist<br />
ein Biegewerkzeug integriert. Hier wird nach <strong>de</strong>m Biegeprozess<br />
die Brücke vereinzelt, auf <strong>de</strong>n Kammer<strong>de</strong>ckel montiert und die<br />
Montagegruppe ausgeschleust.<br />
Abb. 7<br />
PERSPEKTIVE<br />
<strong>harting</strong> Applied Technologies setzt seine Innovationskraft gera<strong>de</strong><br />
in diesem Spannungsfeld zwischen <strong>de</strong>m technologisch Machbaren<br />
und <strong>de</strong>m vom Markt zukünftig Benötigten Gewinn bringend für<br />
seine Kun<strong>de</strong>n ein. Vor diesem Hintergrund eröffnen die Begriffe<br />
Werkzeug- und Montageanlagenbau gleich eine ganz an<strong>de</strong>re, eine<br />
zukunftsweisen<strong>de</strong> Perspektive.<br />
Abb. 4<br />
Formeinsatz (Abb. 5 + 6) für ein MID-Bauteil mit Domen für<br />
Bohrungen.<br />
Das Produkt hat eine Wandstärke von 300 µm, eine Strukturbreite<br />
von 250 µm und weist einen Bohrungsdurchmesser von<br />
100 µm auf.<br />
Im Werkzeug wird ein Gießteil mit 2 Nutzen produziert.<br />
Heinz-Wilhelm Meier<br />
Projektmanagement / Marketing<br />
HARTING Applied Technologies GmbH & Co. KG<br />
heinz-wilhelm.meier@HARTING.com<br />
54<br />
HARTING tec.News 12-I-2004
Topthema<br />
MESSEN<br />
HARTING Messepräsenz 2004<br />
30.03. – 02.04. USA, San Francisco, electronicaUSA<br />
30.03. – 02.04. Tschechische Republik, Prag, AMPER<br />
19. – 24.04. Deutschland, Hannover, Hannover Messe<br />
21. – 24.04. Italien, Genua, Venditalia<br />
29.04. Belgien, Löwen, M & R<br />
04. – 06.05. USA, Las Vegas, Electronic Distribution Show<br />
11. – 14.05. Deutschland, Hamburg, Win<strong>de</strong>nergy<br />
11. – 14.05. Dänemark, O<strong>de</strong>nse, EL 2004<br />
18. – 22.05. Brasilien, São Paulo, Mecânica 2004<br />
25. – 28.05. Russland, Moskau, Expo-Electronica<br />
15. – 17.06. Deutschland, Nürnberg, SMT<br />
31.08. – 04.09. Schweiz, Basel, go. Automation days<br />
01. – 02.09. USA, Boston, Arrow Fest<br />
20. – 24.09. Tschechische Republik, Brünn, MSV Brünn<br />
21. – 24.09. Deutschland, Berlin, InnoTrans<br />
21. – 23.09. Norwegen, Oslo, e04<br />
22. – 24.09. Spanien, Saragossa, Power Expo<br />
01. – 02.10. USA, San Jose, Arrow Fest<br />
28. – 30.10. Brasilien, São Paulo, Negócios nos Trilhos 2004<br />
09. – 12.11. Deutschland, München, electronica<br />
23. – 25.11. Deutschland, Nürnberg, SPS/IPC/Drives<br />
55
Belgien<br />
HARTING N.V./S.A.<br />
Doornveld 8, B-1731 Zellik<br />
Tel. +32 2 4660190, Fax +32 2 4667855<br />
E-Mail: be@HARTING.com<br />
Brasilien<br />
HARTING Ltda.<br />
Av. Dr. Lino <strong>de</strong> Moraes Leme, 255<br />
Pq. Jabaquara<br />
CEP 04360-001 - São Paulo - SP - Brazil<br />
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Fax +55 11 5034-4743<br />
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China<br />
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Shanghai Represen tative Office<br />
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283 Huai Hai Road (M)<br />
Shanghai 200021, China<br />
Tel. +86 21-6390-6935, 6390-6936<br />
Fax +86 21-6390-6399<br />
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Deutschland<br />
HARTING Deutschland GmbH & Co. KG<br />
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Simeonscarré 1, D-32427 Min<strong>de</strong>n<br />
Tel. +49 571 8896-0, Fax +49 571 8896-282<br />
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Finnland<br />
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Frankreich<br />
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F-95972 Roissy Charles <strong>de</strong> Gaulle Cé<strong>de</strong>x<br />
Tel. +33 1 49383400, Fax +33 1 48632306<br />
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Großbritannien<br />
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Fax +44 1604 706777<br />
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Internet: www.HARTING.co.uk<br />
Hongkong<br />
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Kwai Fong, N. T., Hong Kong<br />
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Italien<br />
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1-7-9, Shin-Yokohama, Kohoku-ku, Yokohama<br />
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Nie<strong>de</strong>rlan<strong>de</strong><br />
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Postbus 3526, NL-5203 DM ‚s-Hertogenbosch<br />
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E-Mail: info@HARTING.ru<br />
Internet: www.HARTING.ru<br />
Schwe<strong>de</strong>n<br />
HARTING AB<br />
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Tel. +46 8 4457171, Fax +46 8 4457170<br />
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Singapur<br />
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Singapore 179803<br />
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