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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 />

Ihren <strong>harting</strong>- Vertriebsmitarbeiter o<strong>de</strong>r einen <strong>de</strong>r örtlichen <strong>harting</strong>- Distributoren an. Außer<strong>de</strong>m können Sie die tec.News online unter www.<strong>harting</strong>.com bestellen. | Nachdruck: Für <strong>de</strong>n<br />

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 />

Tel. +55 11 5034-0073<br />

Fax +55 11 5034-4743<br />

E-Mail: br@HARTING.com<br />

China<br />

HARTING (HK) Limited<br />

Shanghai Represen tative Office<br />

Room 2302 Hong Kong Plaza South Tower<br />

283 Huai Hai Road (M)<br />

Shanghai 200021, China<br />

Tel. +86 21-6390-6935, 6390-6936<br />

Fax +86 21-6390-6399<br />

E-Mail: ChinaSales@HARTING.com.cn<br />

Deutschland<br />

HARTING Deutschland GmbH & Co. KG<br />

Postfach 2451, D-32381 Min<strong>de</strong>n<br />

Simeonscarré 1, D-32427 Min<strong>de</strong>n<br />

Tel. +49 571 8896-0, Fax +49 571 8896-282<br />

E-Mail: <strong>de</strong>.sales@HARTING.com<br />

Finnland<br />

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Hakamäenkuja 11 A, FIN-01510 Vantaa<br />

Tel. +35 8 9 350 87 300, Fax +35 8935087320<br />

E-Mail: fi@HARTING.com<br />

Frankreich<br />

HARTING France<br />

ZAC Paris Nord II, B.P. 60058<br />

181, av. <strong>de</strong>s Nations<br />

F-95972 Roissy Charles <strong>de</strong> Gaulle Cé<strong>de</strong>x<br />

Tel. +33 1 49383400, Fax +33 1 48632306<br />

E-Mail: fr@HARTING.com<br />

Großbritannien<br />

HARTING Ltd.<br />

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GB-Northampton, NN4 7PW<br />

Tel. +44 1604 766686, 827500<br />

Fax +44 1604 706777<br />

E-Mail: gb@HARTING.com<br />

Internet: www.HARTING.co.uk<br />

Hongkong<br />

HARTING (HK) Limited<br />

Regional Office Asia Pacific<br />

4208 Metroplaza Tower 1, 223 Hing Fong Road<br />

Kwai Fong, N. T., Hong Kong<br />

Tel. +85 2 2423-7338, Fax +85 2 2480-4378<br />

E-Mail: AsiaPacific@HARTING.com.hk<br />

Italien<br />

HARTING SpA<br />

Via Dell‘ Industria 7, I-20090 Vimodrone (Milano)<br />

Tel. +39 02 250801, Fax +39 02 2650597<br />

E-Mail: it@HARTING.com<br />

Japan<br />

HARTING K. K.<br />

Yusen Shin-Yokohama 1 Chome Bldg., 2F<br />

1-7-9, Shin-Yokohama, Kohoku-ku, Yokohama<br />

222-0033 Japan<br />

Tel. +81 45 476 3456, Fax +81 45 476 3466<br />

E-Mail: JapanSales@HARTING.com<br />

Internet: www.HARTING.co.jp<br />

Korea<br />

HARTING Korea Limited<br />

14/F FKI Building, 28-1 Yodo-dong<br />

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Tel. +82 2-784-4614, 784-4615<br />

Fax +82 2-3776-0070<br />

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Nie<strong>de</strong>rlan<strong>de</strong><br />

HARTING B.V.<br />

Larenweg 44, NL-5234 KA ‚s-Hertogenbosch<br />

Postbus 3526, NL-5203 DM ‚s-Hertogenbosch<br />

Tel. +31 73 6410404, Fax +31 73 6440699<br />

E-Mail: verkoop.nl@HARTING.com<br />

Norwegen<br />

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Østensjøveien 36, N-0667 Oslo<br />

Tel. +47 22 700555, Fax +47 22 700570<br />

E-Mail: no@HARTING.com<br />

Österreich<br />

HARTING Ges. m. b. H.<br />

Deutschstraße 3, A-1230 Wien<br />

Tel. +43 1 6162121, Fax +43 1 6162121-21<br />

E-Mail: at@HARTING.com<br />

Russland<br />

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ul. Tobolskaja 12, Saint Petersburg, 194044 Russia<br />

Tel. +7 812 3276477, Fax +7 812 3276478<br />

E-Mail: info@HARTING.ru<br />

Internet: www.HARTING.ru<br />

Schwe<strong>de</strong>n<br />

HARTING AB<br />

Fagerstagatan 18 A, 5 tr., S-16353 Spånga<br />

Tel. +46 8 4457171, Fax +46 8 4457170<br />

E-Mail: se@HARTING.com<br />

Schweiz<br />

HARTING AG<br />

Industriestrasse 26, CH-8604 Volketswil<br />

Tel. +41 19082060, Fax +41 19082069<br />

E-Mail: ch.zh@HARTING.com<br />

Singapur<br />

HARTING Singapore Pte Ltd.<br />

No. 1 Coleman Street, #B1-21 The A<strong>de</strong>lphi<br />

Singapore 179803<br />

Tel. +65 62255285, Fax +65 62259947<br />

E-Mail: SEAsiaSales@HARTING.com.my<br />

Spanien<br />

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Tel. +34 933 638 475, Fax +34 934 199 585<br />

E-Mail: es@HARTING.com<br />

Taiwan<br />

HARTING R.O.C. Limited<br />

Room 6, 10 Floor, No. 171<br />

Sung-Te Road, Taipei, 110 Taiwan<br />

Tel. +886 2 2346-3177, Fax +886 2 2346-2690<br />

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Tschechische Republik<br />

HARTING spol. s.r.o.<br />

Mlynská 2, 16000 Praha 6<br />

Tel. +42 02 20380450<br />

Fax +42 02 20380451<br />

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1370 Bowes Road, Elgin, Illinois 60123<br />

Tel. 877 741-1500 (toll free)<br />

Fax 866 278-0307 (Insi<strong>de</strong> Sales)<br />

Fax 847 717-9430 (Sales and Marketing)<br />

E-Mail: more.info@HARTING.com<br />

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Bamberger Straße 7, D-01187 Dres<strong>de</strong>n<br />

Tel. +49 351 4361760, Fax +49 351 4361770<br />

E-Mail: HARTING.dres<strong>de</strong>n@t-online.<strong>de</strong><br />

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