Wie testet man die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von PROFINET-Kabeln?

1. Warum das Testen von PROFINET-Kabeln wichtig ist

PROFINET ist ein weit verbreiteter industrieller Ethernet-Standard, der die Echtzeitkommunikation zwischen Geräten in Produktionsumgebungen ermöglicht. Da Unternehmen zunehmend auf diese Technologie setzen, um die Konnektivität zu verbessern und Prozesse zu optimieren, ist die Sicherstellung der Qualität und Leistungsfähigkeit von PROFINET-Kabeln von entscheidender Bedeutung. Die Prüfung dieser Kabel ist nicht nur eine Präventivmaßnahme, sondern ein unerlässlicher Schritt zum Schutz der gesamten Netzwerkinfrastruktur.

Die Prüfung von PROFINET-Kabeln bietet vier wesentliche Vorteile:

1. Konsistente Datenübertragungdurch die Verhinderung von Paketverlusten und Kommunikationsausfällen.

2. Netzwerkzuverlässigkeitwodurch ungeplante Ausfallzeiten reduziert werden.

3. Einhaltung der Standards, wodurch die Einhaltung der IEC 61158- und PROFINET-Anforderungen bestätigt wird.

4. Kosteneinsparungendurch das Erkennen von Fehlern, bevor diese zu Systemausfällen eskalieren.

2. Wichtige Leistungsparameter zum Testen

Bei der Prüfung von PROFINET-Kabeln sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:

• Signalintegrität– gewährleistet eine saubere und verzerrungsfreie Datenübertragung.

• Impedanzanpassung– PROFINET benötigt in der Regel 100Ω Cat5e/Cat6-Kabel.

• Übersprechen (NEXT und FEXT)– verhindert Störungen zwischen Kabelpaaren.

• Dämpfung– misst den Signalverlust über die Kabellänge.

• Rücklaufverlust– bewertet Reflexionen, die durch mangelhafte Abschlüsse verursacht werden.

• Schirmwirkung– von entscheidender Bedeutung in lauten Industrieumgebungen.

• Physische Schäden– Schnitte, Biegungen oder Knicke können die Leistung beeinträchtigen.

Beispielkabel:
PROFINET Typ B/C Industrie-Cat5e-Ethernetkabel, IP67-zertifiziert, D-kodiert, M12 Stecker-Buchse, SF/UTP doppelt geschirmte 22AWG Litzenleiter, hochflexibel, für den Außenbereich geeignet, PLTC-zertifiziert, grüner TPE-Mantel.

3. Prüfmethoden für PROFINET-Kabel

1) Sichtprüfung

Eine gründliche Sichtprüfung ist der erste Schritt zur Beurteilung der Kabelintegrität. Prüfen Sie alle Steckverbinder auf Beschädigungen, Korrosion oder verbogene Pins. Untersuchen Sie das Kabel auf mechanische Belastung, enge Biegungen oder freiliegende Abschirmung. Halten Sie im Allgemeinen einen minimalen Biegeradius von mindestens dem Achtfachen des Kabeldurchmessers ein, um Beschädigungen der inneren Leiter zu vermeiden.

2) Durchgangsprüfung

Die Durchgangsprüfung stellt sicher, dass alle acht Leiter korrekt miteinander verbunden sind. Dadurch werden Unterbrechungen, Kurzschlüsse oder vertauschte Drähte erkannt, die die Kommunikation stören können. Ein einfacher Kabeltester oder ein Multimeter kann die grundlegende Durchgängigkeit bei Installations- oder Wartungsarbeiten überprüfen.

3) Wiremap-Test

Die Wiremap-Prüfung verifiziert die korrekte Pinbelegung gemäß den Standards TIA-568A oder TIA-568B. Sie identifiziert vertauschte Adernpaare, die bei einer einfachen Durchgangsprüfung möglicherweise nicht sichtbar sind, aber die Signalqualität erheblich beeinträchtigen können. Die Validierung des Verdrahtungslayouts trägt zur Sicherstellung einer gleichbleibenden Leistung und zur Einhaltung der Standards bei.

4) Signalintegritätsprüfung

Die Signalintegritätsprüfung bewertet die Fähigkeit eines Kabels, Daten ohne Qualitätsverlust zu übertragen, indem Dämpfung, Übersprechen und Impedanz gemessen werden. Geräte wie der Fluke Networks DSX CableAnalyzer werden typischerweise verwendet, um Kabel auf die Einhaltung der Ethernet- und PROFINET-Leistungsstandards zu zertifizieren.

5) Überprüfung der Schirmung und Erdung

Dieser Test bestätigt die durchgehende Schirmung des Kabels und der Steckverbinder und identifiziert Erdungsprobleme, die die Anfälligkeit für elektromagnetische Störungen erhöhen können. Eine ordnungsgemäße Schirmung und Erdung sind in störungsanfälligen Industrieumgebungen unerlässlich.

6) Bitfehlerratentest (BERT)

BERT misst tatsächliche Datenübertragungsfehler unter Last. Durch die Bewertung der Bitfehlerraten während des Betriebs liefert dieser Test eine realistische Beurteilung der Kabelleistung im realen Einsatz – entscheidend für Netzwerke, die hohe Zuverlässigkeit und geringe Latenz erfordern.

7) Umweltstresstests

Umwelttests setzen Kabel extremen Temperaturen, Vibrationen, Feuchtigkeit und anderen widrigen Bedingungen aus, um ihre Haltbarkeit in industriellen oder Außenumgebungen zu überprüfen. Für den Außenbereich geeignete PROFINET-Kabel verwenden häufig PUR- oder PE-Mäntel, um UV-Strahlung und Chemikalien zu widerstehen.

Beispielkabel:
PROFINET Typ B/C Industrie-Cat5e-Ethernetkabel, IP67-zertifiziert, D-kodiert, M12 Stecker-Stecker, SF/UTP doppelt geschirmte 22AWG Litzenleiter, hochflexibel, für den Außenbereich geeignet, PLTC-zertifiziert, grüner TPE-Mantel.

4. Empfohlene Testwerkzeuge

Verschiedene Prüfgeräte gewährleisten die Integrität und Konformität der PROFINET-Kabel:

• Grundlegende Tester– Für schnelle Durchgangs- und Verdrahtungsplanprüfungen.

• Fortgeschrittene Zertifizierungstester (z. B. Fluke, Softing)– Überprüfen Sie die vollständige Einhaltung der PROFINET- und Ethernet-Standards durch Messung von Dämpfung, Übersprechen, Impedanz und mehr.

• Netzwerkanalysatoren– Netzwerkperformance in Echtzeit diagnostizieren, Kommunikationsqualität überwachen und Betriebsprobleme erkennen.

5. Tipps für zuverlässiges Testen

• Um kostspielige Ausfallzeiten und Nacharbeiten zu vermeiden, sollten Sie vor der Installation stets einen Test durchführen.

• Alle geprüften Kabel müssen gekennzeichnet und die Zertifizierungsberichte zur Rückverfolgbarkeit bei Audits oder Wartungsarbeiten aufbewahrt werden.

• In Bereichen mit hohen elektromagnetischen Störungen (EMI) sollten abgeschirmte Steckverbinder verwendet werden, um die Signalintegrität zu gewährleisten.

• Um die langfristige Zuverlässigkeit des Netzwerks zu gewährleisten, sollten alle Kabel, deren Signalverlust die Standardgrenzen überschreitet (z. B. >3 dB), ausgetauscht werden.

6. Häufige Testfehler, die Sie vermeiden sollten

Häufige Fehler, die die Genauigkeit von Tests beeinträchtigen, sind:

• Verzicht auf die Schirmungsprüfung in Umgebungen mit hohen elektromagnetischen Störungen.

• Man verlässt sich auf Testgeräte für Endverbraucher anstatt auf PROFINET-zertifizierte Geräte.

• Die Installationsrichtlinien des Herstellers werden ignoriert.

• Wenn Kabel nicht unter tatsächlicher Last getestet werden, werden Leistungsprobleme, die nur im Betrieb auftreten, nicht erkannt.

7. Empfehlungen zur Langzeitzuverlässigkeit

• Verwenden Sie für alle Neuinstallationen PROFINET-Kabel der Kategorie Cat6 oder höherwertiger.

• Erstellen Sie einen vorbeugenden Wartungsplan mit regelmäßigen Kabeltests, um frühzeitige Verschleißerscheinungen zu erkennen.

• Für raue oder anspruchsvolle Umgebungen sollten Sie LSZH- oder PUR-ummantelte Kabel wählen.

• Kabel sollten sachgemäß gelagert und gehandhabt werden. Übermäßiges Biegen oder mechanische Belastungen sind zu vermeiden, um Mikrorisse zu verhindern, die die elektrische Leistungsfähigkeit im Laufe der Zeit beeinträchtigen.

8. Häufig gestellte Fragen zur PROFINET-Kabelprüfung

Frage 1: Wie oft sollten PROFINET-Kabel geprüft werden?
A: Testen Sie den Test während der Installation und anschließend alle 12–18 Monate im Rahmen der vorbeugenden Wartung.

Frage 2: Können Standard-Ethernet-Tester für PROFINET-Kabel verwendet werden?
A: Sie können grundlegende Tests durchführen, aber für volle Zuverlässigkeit werden PROFINET-zertifizierte Tester empfohlen.

Frage 3: Was ist die maximal unterstützte Kabellänge für PROFINET?
A: 100 Meter pro Segment für Kupferkabel; Glasfaser PROFINET kann viel weiter reichen.

Frage 4: Wie kann ich überprüfen, ob die Abschirmung wirksam ist?
A: Durch die Durchführung von Schirmungsdurchgangs- und Erdungsprüfungen.

F5: Unterscheidet sich die Prüfung von PROFINET-Außenkabeln?
A: Ja. Zusätzlich zu den elektrischen Prüfungen werden auch die UV-Beständigkeit, die Temperaturbeständigkeit und der Feuchtigkeitsschutz geprüft.