Fallstudie: Feldbus in der Grundlagen- forschung

Hirschmann. Simply a good Connection. Feldbus in der Grundlagenforschung. Projekt FIP I/O steuert Gravitationswellen-Antenne über LWL Eine der größten Herausforderungen in der experimentellen Grundlagenforschung ist der Nachweis der von Albert Einstein in der allgemeinen Relativitätstheorie vorher- gesagten Gravitationswellen. Die Entdeckung dieser Wellen ist besonders schwierig, weil die Wechselwirkung mit Gegenständen sehr schwach ist. Erforderlich sind daher sehr große Detektoren, die gegenüber seismischen Störquellen und anderen Vibrationen extrem gut isoliert sein müssen und zudem erstrecken sich diese Gravita- tionsantennen über mehrere Kilometer. Das macht die Installation sehr teuer und daher gibt es weltweit nur fünf betriebsbereite Interferrometer mit weiteren Anlagen in Europäisches Gravitationswellen Observatorium Planung. VIRGO ist eines der größten europäischen Cascina bei Pisa gelegenen Observatorium bei, das im Projekte. Es wird gemeinsam vom französischem Mai 2007 eingeweiht wurde. Das zur Universität von Paris Forschungszentrum CNRS (Centre de Recherche gehörende Institut für Linearbeschleuniger LAL Scientifique) und dem italienischen Institut INFN (Instituto (Laboratoire de l'Accelerateur Lineaire) arbeitete am Nazionale di Fisica Nationale) finanziert. Das Interferrometer Ultrahochvakuumsystem, bei dem unter anderem die besteht prinzipiell aus zwei im rechten Winkel angeordne- großen Zugangsschleusen zum evakuierten Röhrensystem ten, jeweils 3 km langen Armen. Eine Vielzahl von über FIP I/O Netzwerke mittels Glasfaserkommunikations- Forschungsinstituten trägt mit Baugruppen zu dem in systeme von Hirschmann gesteuert werden. Netzplan Key-Produkt Pendelkette zur seismischen Isolierung OZD FIP G3 Process Automation Projektdetails: Das gesamte Interferometer muss in Hochvakuum betrieben werden, sonst können die extrem geringen Abstandsänderungen wegen der Dichteschwankung der restlichen Gasmoleküle nicht gemessen werden. Die errechnete Veränderung des Abstandes der Spiegel bei Durchgang einer Gravitationswelle ist geringer als ein Atomdurchmesser! Deshalb muss die Stabilität aller Teile des Interferometers extrem hoch sein. Die 3 km langen Vakuumröhren haben 1,2m Durchmesser An jedem Ende sind sie mit großen Zugangsschleusen von 1m Durchmesser versehen um Komponenten wie z.B. die Spiegel des Interferometers in das Vakuum einzu- bringen. Eine weitere extreme Herausforderung ist die Entkopplung aller Interferometerteile von Vibrationen der Erde. Die ausgedehnte Anlage umfasst auch LWL-Umsetzer an einem FIP I/O Modul Hochenergieteile. Daher sind für die Datenleitungen, die zur Steuerung der Ventile, Pumpengruppen und Messgeräte dienen Lichtwellenleiter erste Wahl. LWL- Kabel sind vollkommen unempfindlich gegenüber jeg- licher elektromagnetischer Störung. Das Feldbus- protokoll FIP I/O eignet sich optimal für die notwendige Echtzeitkommunikation. Projektparameter Warum Hirschmann? Mechanische Dimensionen: • LWL Umsetzer nach WorldFIP Standard - Armlänge 3km • Zwei Tor Umsetzer für Linientopologie - Röhrendurchmesser 1,2m • Partner des Steuerungsherstellers Groupe Schneider Vakuumgüte: - Vakuum Restdruck <10mbar Lasersystem: - Laserfrequenzstabilität <10-4 Hz1/2 - Gespeicherte Laserleistung 50kW Interferometerspiegel - Durchmesser 35mm - Absorption <1ppm - Mikrorauheit < 1 Ångström Mechanische Eigenschaften: - Seismische Dämpfung 10-11 - Thermische Stabilisierung 0.1 K Anforderungen • Steuerung mit schnellem Echtzeit-Bussystem • Datenübertragung mit Lichtwellenleiter Deutschland Hirschmann Automation and Control GmbH Lösung Stuttgarter Straße 45-51 72654 Neckartenzlingen • Steuerungsbus FIP I/O Tel. +49-71 27-14-14 80 • Industrielle Lichtwellenleiter Umsetzer von Hirschmann Fax +49-71 27-14-14 95/-14 96 • Linientopologie entlang der Hochvakuumröhren E-mail: INET-sales@hirschmann.de 070-01-1207 Gedruckt in Deutschland. Hirschmann Automation and Control GmbH. Druckfehler, Irrtümer und Änderungen vorbehalten. Diese Application Note wurde in Zusammenarbeit mit dem Laboratoire de l’Acceélérateur Linéaire in Orsay bei Paris erstellt. www.hirschmann.com Process Automation