Ethernet-Kommunikation in Biogasanlagen

Die Alternative zur Glasfaser-Übertragung

In Kombination mit dem Ethernet-Extender erweisen  sich Kupferleitungen als gute und günstige  Kommunikationsalternative in Biogasanlagen  

In Kombination mit dem Ethernet-Extender erweisen sich Kupferleitungen als gute und günstige Kommunikationsalternative in Biogasanlagen

Wenn es um eine schnelle Ethernet-Kommunikation geht, muss die Glasfaser-Vernetzung nicht die einzige Lösung sein. Als geeignete und günstige Alternative erweisen sich unternehmenseigene Kupferleitungen in Kombination mit den neuen Ethernet-Extendern von Phoenix Contact. Aufgrund der einfachen Inbetriebnahme und vielseitigen Verwendungsmöglichkeiten bieten sich die Geräte beispielsweise für Biogasanlagen an.

Applikation

Die Dieng Schaltanlagen Ltd. & Co. KG, die auf den Schaltschrankbau für Biogasanlagen spezialisiert ist, zeigt sich vom Ethernet-Extender PSI-Modem-SHDSL/ETH begeistert. Denn neben der intuitiven Handhabung spricht die hohe Zuverlässigkeit für die Geräte.
Am Beispiel des landwirtschaftlichen Familienbetriebs von Franz Endres im bayrischen Landkreis Unterallgäu lässt sich verdeutlichen, wie die Ethernet-Extender im Biogas-Bereich genutzt werden können. Endres Hof gehört mit derzeit 1300 Milchkühen zu den größten landwirtschaftlichen Betrieben Deutschlands.

Herzstück des Hofs ist das noch im Bau befindliche Melk-Karussell, das einem liegenden Rad gleicht.
Mit einem Durchmesser von rund 30 Metern umfasst das Melk-Karussell 80 Boxen. So können innerhalb einer Stunde 400 Kühe gemolken werden. Nach der Fertigstellung der Effizienz steigernden Anlage wird Endres den Bestand auf 1700 Milchkühe aufstocken. Die zahlreichen Tiere produzieren nicht nur viel Milch, sondern auch große Mengen an Gülle. Um diesen Reststoff wirtschaftlich optimal einzusetzen, wird er zuerst mit Hilfe einer Biogasanlage zur Stromerzeugung verwendet und anschließend als Wirtschaftsdünger verarbeitet. Die auf dem Betriebsgelände installierte Biogasanlage erzeugt in der aktuellen Ausbaustufe eine Leistung von 500 kW.

Lösung

Breitbandige und robuste Ethernet-Kommunikation

Die in Leutkirch ansässige Dieng Schaltanlagen Ltd. & Co. KG hat die Schaltschränke für Endres Biogasanlage geliefert. Mehr als 250 Anlagen, welche das Unternehmen seit 1998 aufgebaut hat, unterstreichen seine fachliche Kompetenz in diesem Bereich der regenerativen Energie. Dabei überzeugen die Lösungen von Dieng die Endanwender durch eine einfache Handhabung sowie eindeutige Visualisierung.

Für die Datenübertragung auf dem Betriebsgelände von Franz Endres kommt fünf Anforderungen eine besondere Bedeutung zu: Die Kommunikation zwischen den Teilkomponenten der Biogasanlage soll auf Ethernet basieren. Die Länge eines Ethernet-Kabels ist auf maximal 100 Meter spezifiziert, die auf dem Gelände zu überbrückenden Distanzen sind jedoch deutlich größer. Darüber hinaus möchte Endres einzelne Bereiche in naher Zukunft mit Web-Kameras überwachen. Aus diesem Grund muss das Übertragungsmedium möglichst breitbandig ausgelegt sein. Weiterhin soll die Einbindung einer dritten Partei – beispielsweise Mobilfunkbetreiber – ausgeschlossen sein, damit keine laufenden Kosten entstehen. Viertens darf der Datenaustausch nicht negativ durch elektromagnetische Einflüsse der auf dem Hof genutzten Maschinen und Anlagen beeinflusst werden. Und schließlich soll sich die Lösung später bei Bedarf erweitern lassen.

 

Preiswerte Kupferleitungen

Die ersten Überlegungen der Dieng-Mitarbeiter hinsichtlich der Vernetzung der auf dem Betriebsgelände verbauten Komponenten gingen in Richtung Glasfaser-Kommunikation. Bei der Planung zeigte sich allerdings, dass dies nicht die beste Lösung für die beschriebene Anwendung ist. Denn im Vergleich zu einer Kupferleitung erweist sich Glasfaser als teurer. Außerdem sind zur Installation der Kabel spezielle Werkzeuge notwendig. Wird die Glasfaser-Leitung dann später aus Versehen beschädigt, muss Landwirt Endres für die Reparatur einen Spezialisten anfordern. Nicht zu vergessen, dass die Konverter, die zur Umwandlung von Ethernet auf Glasfaser erforderlich sind, je nach verwendeter Glasfaser kostspielig sein können. Vor diesem Hintergrund hat sich Dieng Schaltanlagen für eine preiswertere Kupferleitung in Kombination mit dem Ethernet-Extender PSI-Modem-SHDSL/ETH von Phoenix Contact entschieden.

 

Hohe Datenrate und Reichweite

Beim Einsatz in Biogasanlagen bietet das PSI-Modem-SHDSL/ETH einige Vorteile. So lässt sich die Datenübertragung weiterhin über das dem Endanwender vertraute klassische Kupferkabel realisieren. Das Verlegen der Leitungen und Anschließen der Adernpaare kann jeder Elektriker übernehmen. Zudem sind die Geräte von Phoenix Contact einfach in der Handhabung. Obwohl Ethernet-Datenpakete weitergeleitet werden, muss der Anwender den Ethernet-Extender nicht mit einer IP-Adresse konfigurieren, da er als einfacher Medienkonverter arbeitet. Das bedeutet, dass die Ethernet-Daten auf der einen Seite der Strecke moduliert, über das Kupferkabel übertragen und anschließend auf der anderen Streckenseite wieder demoduliert werden. Auf diese Weise können abhängig vom Querschnitt des Kabels Entfernungen bis 20 Kilometer überbrückt werden. Für die Inbetriebnahme des PSI-Modem-SHDSL/ETH wird also kein IT-Fachmann benötigt. Darüber hinaus ermitteln die Geräte automatisch untereinander die maximal auf der Kupferleitung mögliche Datenrate. Bei einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung über ein einfaches Kupferadernpaar lassen sich somit Datenraten bis 15 MBit/s umsetzen. Daher kann Franz Endres das Kupferkabel später auch zur parallelen Weiterleitung von Videodaten nutzen.

Störungsfreier Datenaustausch

PSI-Modem-SHDSL/ETH  

Der Ethernet-Extender PSI-Modem-SHDSL/ETH

Alle Ethernet-Extender von Phoenix Contact unterstützen den Anschluss von zwei Kupferadernpaaren. Deshalb lässt sich die Punkt-zu-Punkt-Verbindung problemlos in eine Linienstruktur erweitern. Im Vier-Draht-Betrieb kann alternativ eine Redundanz-Strecke aufgebaut oder die Datenrate bei Bedarf auf bis zu 30 MBit/s verdoppelt werden. Für die Biogasanlage ist die hohe Datenrate jedoch erst einmal sekundär. Wichtiger waren Endres und Dieng die einfache Diagnose-Möglichkeit des PSI-Modem-SHDSL/ETH sowie die zuverlässige Kommunikation.

Ein Modulationsverfahren, das dem Konzept beim privaten DSL-Anschluss ähnelt, sorgt hier für einen  störungsfreien Datenaustausch selbst unter erschwerten elektromagnetischen Bedingungen. Das PSI-Modem von Phoenix Contact arbeitet allerdings mit einer als SHDSL bezeichneten Variante. Im Gegensatz zum DSL-Anschluss ermöglicht SHDSL eine symmetrische Datenübertragungsrate in beide Richtungen, was für industrielle Anwendungen optimal ist.

Fazit

Glasfaser ist also nicht die einzige Lösung, wenn es um eine schnelle Ethernet-Kommunikation geht. Vorhandene Kupferleitungen in Kombination mit den neuen Ethernet-Extendern von Phoenix Contact erweisen sich als gute und günstige Alternative. Leiten die in der Biogasanlage verbauten Komponenten ihre Daten nicht über Ethernet, sondern über Profibus weiter, stellt Phoenix Contact ebenfalls ein passendes Gerät zur Verfügung. Mit dem neuen Profibus-Extender können erstmals Profibus-Daten mit einer Rate von bis zu 1,5 MBit/s über eine Nicht-Profibus-Leitung – beispielsweise ein bereits verlegtes Kupferkabel - übertragen werden. Abhängig von der Datenrate beträgt die maximale Reichweite hier bis 20 Kilometer.

PHOENIX CONTACT
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