So gelingt eine sichere Datenübertragung mit RJ45

Der seit Jahrzehnten etablierte RJ45-Standard ist mittlerweile, selbst bei anspruchsvollen Industrieanwendungen, aus der Welt der ethernetbasierten Datenübertragung nicht mehr wegzudenken. Gerade im rauen industriellen Umfeld führen mit beliebigen RJ45-Standardkomponenten realisierte RJ45-Verbindung nicht immer zum Erfolg. Das Erfolgsrezept ist die optimale Abstimmung zwischen RJ45-Stecker, -Patchkabel und -Buchse.

Die „Registered Jack“-(kurz RJ-)Steckverbinder feierten ihr Debüt in den 1970er-Jahren als Steckverbinder für Telefonschnittstellen. Seitdem ist ihre Verbreitung stetig gewachsen. Unter der Vielzahl der RJ-Varianten wie dem RJ11, dem RJ14 und dem RJ45 ist die letztgenannte die wohl am häufigsten verbreitete Variante, wenn es um kabelbasierte Ethernet-Verbindungen geht.

RJ45-Schnittstellen finden sich heutzutage in jedem Haushalt: vom DSL-Router, PC, Laptop, über Smart-TV, bis hin zu Smart-Home-Devices und intelligenter Gebäudesteuerung. Gründe für die breite Etablierung sind die Popularität sowie die weltweite Verfügbarkeit an Komponenten und Varianten zu attraktiven Preisen.

Vom ursprünglichen RJ-Telefonstandard über den Consumer Bereich mit nur teilweise geschirmten Steckverbindern folgten vollumfänglich geschirmte RJ45-Komponenten für erweiterte Anwendungsgebiete und immer größere Übertragungsgeschwindigkeiten.

Den Korridor für die Evolution an Modifikationen und Optimierungen der RJ45-Buchsen und RJ45-Stecker ist in den jeweiligen Normen und Standards gegeben. Jedoch enthalten diese Normen und Standards entsprechende Toleranzen, die bei ungünstiger Auslegung in Kombination zwischen Stecker und Buchse zu einer potenziell instabilen Verbindung führen können. Eine solch möglicherweise instabile Verbindung mag bei Anwendungen im Consumer-Bereich akzeptabel sein und nicht zwingend zum Tragen kommen. Smart-TV oder DSL-Router sind in der Regel auch keinen Vibrationen und andauernden Bewegungskräften ausgesetzt, die Verbindungsabbrüche hervorrufen können. Im erweiterten Anwendungsbereich aber, wie bei Industrie-Applikationen, sind Bewegungen oder Vibrationen an Komponenten oder der Kabelstrecke eher die Regel als die Ausnahme. Eine nicht aufeinander abgestimmte Kombination aus RJ45-Buchse, -Patchkabel und -Stecker kann unweigerlich zu Fehlfunktionen bis hin zum Ausfall der Komponente, Anlage oder des Systems führen.

Ein einfaches Beispiel aus der Praxis hierzu ist eine industrielle Sortieranlage, die in Kombination von optischen Sensoren und Wiegezellen über eine Förderstrecke mit Schleusen die vollautomatische Sortierung von Gemüseprodukten durchführt. Bewertet werden hierbei Form, Qualität und Gewicht zur Ausschleusung bei Qualitätsmängeln oder Weitertransport zur automatischen Sortierung nach Gewicht in die jeweilige Verpackungseinheit. Die Anlage wies im Regelbetrieb fortlaufend Störungen auf. Kostspielige Produktionsausfälle durch Maschinenstillstände und aufwändige Fehleranalysen ergaben schließlich instabile Datenverbindungen der RJ45-Schnittstellen am System.

Fehleranalysen, wie im vorherigen Beispiel, bedeuten Zeit, Kosten, verärgerte Kunden und speziell im Feldeinsatz viele Nerven aller Beteiligten. Zum sicheren Ausschluss solcher Situationen müssen Anlagen- und Maschinenbauer die RJ45-Buchsen, die -Patchkabel und -Stecker im Vorfeld zur Design-Phase in Kombination zueinander testen und qualifizieren. Häufig wird jedoch diesem Teil zu wenig Beachtung geschenkt, mit entsprechendem Risiko.

Phoenix Contact entwickelte und etablierte mit dem RJ45 Industrial Connection System eine perfekt aufeinander abgestimmte Lösung zwischen den RJ45-Komponenten. Das Knowhow steckt hierbei im Detail: So wurden unter anderen die Einstecktiefe in Kombination der Federkontakte optimiert, zudem kommen spezielle Andruckfedern zum Einsatz.

Durch das Perfektionieren des mechanischen Zusammenspiels zwischen den RJ45-Industrial-Buchsen, den feldkonfektionierbaren RJ45-Industrial-Steckverbindern und den RJ45-Steckverbindern der Industrial-Patch-Kabel ist es Phoenix Contact gelungen, stabile RJ45-Datenverbindungen für raue bis extreme Bedingungen zu ermöglichen. Vibrationen bis 20 g werden ebenso gemeistert, wie Schocks bis 50 g.

Ein weiteres Augenmerk lag bei der Entwicklung und Umsetzung auf der Einhaltung der RJ45-Norm des RJ45-Industrial-Connection-Systems, um somit die Kompatibilität zu bestehenden und allgemein verfügbaren RJ45-Komponenten sicherzustellen. Hierbei erfüllen die RJ45-Indsturial-Komponenten von Phoenix Contact alle gängigen industriellen Anforderungen und überzeugen neben ihrer Robustheit und Zuverlässigkeit mit einschlägigen Leistungsdaten.

Die Industrial-RJ45-Buchsen von Phoenix Contact ermöglichen Übertragungsgeschwindigkeiten bis 10 GBit/s. Sie sind sowohl als THT- als auch als THR-Varianten mit unterschiedlichen Pinlängen verfügbar. Spezielle Materialien bei Gehäuse und optionalen LEDs ermöglichen den Betrieb in einem erweiterten Temperaturbereich.

Die konfektionierbaren Industrial Steckverbinder RJ45 erfüllen Standards bis hin zu CAT6A. Sie sind ausgestattet mit IDC-Schneidklemmen und können ohne Spezialwerkzeug zeitsparend im Feld konfektioniert werden. Auch die Industrial-Patch-Kabel RJ45 erfüllen Standards bis zu CAT6A, sind in verschiedenen Längen, Ausführungen und fünf Kabelabgangsrichtungen verfügbar.

Die Digitalisierung und der zunehmende industrielle Automatisierungsgrad steigern den Bedarf an industrietauglichen RJ45-Schnittstellen. Feldbusse werden abgelöst, der Anteil ethernetbasierter Kommunikation wächst stetig. Die Erschließung von immer neuen RJ45-Anwendungsbereichen in Kombination mit Themen wie IIoT oder Industrie 4.0 stellen Entwickler und Anwender fortlaufend vor neue Herausforderungen.

Durch die Auswahl von aufeinander abgestimmten RJ45-Komponenten werden häufige Fehlerquellen im Vorfeld vermieden. Aufwändige Funktions- und Qualifizierungsprüfungen werden so auf ein Minimum reduziert, das Risiko von unplanmäßigen Nacharbeiten und Revisionierungen signifikant verringert. Das wiederum senkt die Kosten und steigert die Kundenzufriedenheit.