POF in der Industrie

Polymerfaser überträgt PROFIBUS und PROFINET störsicher und potentialfrei über kurze Strecken – mit eigenen Steckern, Fasern und Reichweiten.

Definition

In der Industrieautomatisierung wird Polymerfaser (POF-Kabel, Polymer Optical Fiber) seit den 1990er-Jahren als Übertragungsmedium für Feldbusse und Industrial Ethernet eingesetzt. Anders als im Heimnetz geht es dabei nicht um Bandbreite oder Verlegung durch Leerrohre, sondern um drei Eigenschaften, die Kupfer nicht bietet: galvanische Trennung zwischen Anlagenteilen, Unempfindlichkeit gegen elektromagnetische Störungen an Frequenzumrichtern und Schweißanlagen, und Blitzschutz bei Verbindungen zwischen Gebäuden.

Die Einsatzfelder sind PROFIBUS DP (bis 12 Mbit/s) und PROFINET (100 Mbit/s). Daneben existieren ältere Feldbusse wie INTERBUS und SERCOS mit optischer Übertragung im Bestand.

Fasern: POF und PCF

Zwei Fasertypen teilen sich in der Industrie die kurzen Strecken, beide bei 650 nm mit roter LED betrieben:

• POF 980/1000 µm – Polymerfaser mit 980 µm PMMA-Kern und 1000 µm Außendurchmesser. Dämpfung etwa 160 dB/km. Reichweite je nach Sender und Protokoll 50 bis 80 m. Konfektionierung ohne Schleifen und Polieren.
• PCF 200/230 µm – Polymer Cladded Fiber, auch HCS (Hard Clad Silica): Glaskern 200 µm mit Kunststoffmantel, 230 µm außen. Dämpfung etwa 10 dB/km. Reichweite 100 bis 400 m. Konfektionierung mit eigenem Werkzeug und Schleifsatz, aber weiterhin vor Ort machbar.

PCF liegt technisch zwischen POF und Glasfaser: die Reichweite der Glasfaser für Halleninstallationen, die Robustheit und Feldkonfektionierung der Polymerfaser. Der Preis ist ein deutlich kleineres optisches Budget, weil in den 200-µm-Kern weniger Licht einkoppelt. Ein typischer Sender liefert in POF etwa −7,5 dBm bei einer Empfängerempfindlichkeit von −20 dBm (12,5 dB Budget), in PCF nur −18 dBm bei −22 dBm (4 dB Budget). Die geringe Dämpfung der PCF kompensiert das, macht die Installation aber empfindlicher gegen schlechte Steckerübergänge.

Beide Fasertypen werden für PROFIBUS mit violettem Mantel geliefert – der Farbcode des Bussystems gilt auch für Lichtwellenleiter –, für PROFINET mit grünem.

PROFIBUS über POF

PROFIBUS DP überträgt elektrisch über RS-485 oder optisch über Lichtwellenleiter, jeweils 9,6 kbit/s bis 12 Mbit/s. Die Umsetzung zwischen beiden erfolgt auf zwei Wegen:

• Optical Link Module (OLM) – ein PROFIBUS-Repeater mit elektrischem und optischem Anschluss. Siemens-OLMs der Typen P11, P12 und P22 arbeiten mit POF (80 m) und PCF (400 m), die G-Typen mit Glasfaser (3 bis 15 km). OLMs verbinden Segmente zu optischen Linien, Sternen oder redundanten Ringen. Kompakte Bauformen werden direkt auf die SubD-Buchse des Teilnehmers gesteckt und aus dessen 5-V-Versorgung gespeist.
• Optical Bus Terminal (OBT) und integrierte optische Schnittstellen – Geräte der dezentralen Peripherie (etwa ET 200) mit eigenem POF-Anschluss bilden ohne separaten Umsetzer eine optische Linie, Reichweite 50 m je Segment bei 12 Mbit/s.

PROFIBUS ist ein Halbduplex-Bus; die optische Verbindung besteht aus zwei Simplex-Fasern (Senden/Empfangen), gekreuzt zwischen den Enden. Steckverbinder sind BFOC/ST (Bajonett), Versatile Link (HFBR, Rastverschluss), SMA (Schraubverschluss) und der PROFIBUS-eigene Simplex-Stecker.

PROFINET über POF

PROFINET nutzt für Lichtwellenleiter das Ethernet-Verfahren 100BASE-FX, Vollduplex über zwei Fasern. Für Polymer- und PCF-Faser ist der Steckverbinder SC RJ nach ISO/IEC 61754-24 vorgeschrieben – ein Duplex-Stecker im RJ45-Format, in IP20 und als IP65/67-Variante im Push-Pull-Gehäuse. Segmentlängen: POF bis 50 m, PCF bis 100 m. Beide Werte enthalten eine Systemreserve von 3 dB; die 50 m für POF sind mit einer Faserdämpfung von 230 dB/km gerechnet, also konservativ. Die maximale Streckendämpfung liegt für POF bei 12,5 dB.

Anders als bei PROFIBUS ist die Umsetzung ein normaler Switch-Port oder Medienkonverter: Industrial-Ethernet-Switches (SCALANCE XF, Phoenix FL SWITCH mit Medienmodul FL IF 2POF SCRJ-D) haben SC-RJ-Ports für POF und PCF direkt an Bord. Für den Einsatz im Feld – etwa an der ersten Achse eines Roboters, wo die Faser die Torsion und den Potentialunterschied überbrückt – gibt es Medienkonverter in IP65-Metallgehäusen mit Push-Pull-Anschlüssen für Daten und 24-V-Versorgung (Weidmüller FreeCon Active).

Diagnose

PROFINET-POF-Komponenten sind in der Regel selbst PROFINET-Teilnehmer mit GSDML-Datei und melden den Zustand der Faserstrecke an die Steuerung. Die Transceiver (etwa Broadcom QFBR-5978AZ-2 für SC RJ) liefern dazu digitale Diagnosewerte: Empfangsleistung, Sendeleistung, Temperatur, Versorgungsspannung und daraus die optische Leistungsreserve (Power Link Margin) – die Differenz zwischen empfangener Leistung und der Empfindlichkeitsgrenze. Sinkt die Reserve unter 2 dB, setzt der Konverter Systemfehler, bevor der Link ausfällt. Das ist der praktische Vorteil gegenüber der Kupferstrecke: Eine alternde oder geknickte Faser kündigt sich an.

Typische Kennwerte eines PROFINET-POF-Ports: Sendeleistung −2 bis −8,5 dBm, Empfindlichkeit −23 dBm, Link-Budget 15 dB, 650 nm.

Migration von PROFIBUS auf PROFINET

Eine bestehende POF- oder PCF-Verkabelung aus einer PROFIBUS-Installation kann für PROFINET weitergenutzt werden. Das ist der praktische Grund, warum das Thema aktuell bleibt: Die Faser in der Anlage ist dieselbe, nur die Endgeräte ändern sich.

• OLM wird durch einen Switch mit POF/PCF-Port ersetzt (z. B. OLM P11/P12/P22 → SCALANCE XF204-2BA).
• Die Stecker müssen getauscht werden: OLMs haben durchgängig BFOC, PROFINET-Ports SC RJ. Die Faser wird abgeschnitten und neu konfektioniert.
• Reichweiten sinken: PROFIBUS-POF-Strecken bis 80 m sind unter PROFINET auf 50 m begrenzt, PCF von 400 m auf 100 m. Längere Bestandsstrecken müssen geprüft oder auf Glasfaser umgestellt werden.

Steckverbinder

Keiner dieser Stecker entspricht denen im Heimnetz; die steckerlosen OptoLock-Ports oder SMI-Stecker der Heimnetz-Konverter sind in der Industrie nicht gebräuchlich.

Konfektionierung

POF wird vor Ort mit einem Cutter gerade abgelängt, der Mantel je nach Steckertyp 3 bis 11 mm abgesetzt (mit dem Werkzeug für POF, nicht mit einer Kupfer-Abisolierzange), der Stecker aufgeschoben und verrastet oder verschraubt. Die Faser muss bündig mit der Steckerstirn abschließen: Steht sie vor, kann sie die Sende- oder Empfangsdiode beschädigen; steht sie zurück, steigt die Dämpfung. Schleifen und Polieren entfallen. PCF wird mit eigenem Steckersatz und Schleifwerkzeug konfektioniert.

Mindestbiegeradius 25 mm statisch, 50 mm bei bewegter Verlegung. Industrie-POF-Kabel sind für −30 bis +70 °C spezifiziert, in der Regel nicht UV-beständig und nicht für Erdverlegung zugelassen; im Außenbereich gehören sie in ein Schutzrohr.

Die Inbetriebnahme optischer PROFINET-Strecken verlangt nach PI-Richtlinie eine Dämpfungsmessung. Bei diagnosefähigen Konvertern ersetzt die gemeldete Leistungsreserve das Messgerät; für die Sichtprüfung genügt das rote Licht am Faserende.

Altsysteme

INTERBUS (Fernbus über POF mit F-SMA, bis 50 m) und SERCOS II (optischer Ring über POF oder HCS, F-SMA) wurden ab Ende der 1980er-Jahre mit Polymerfaser gebaut. Neu installiert wird beides nicht mehr, aber Anlagen mit 20 Jahren Laufzeit sind in deutschen Werken die Regel. Wer dort eine POF-Strecke tauscht, braucht Versatile-Link- oder F-SMA-Werkzeug, nicht SC RJ.

Einordnung

Industrie-POF und Heimnetz-POF teilen sich Faser und Wellenlänge, sonst wenig: andere Stecker, andere Protokolle, andere Reichweiten, andere Gründe. Im Heimnetz ersetzt POF ein Kabel, das nicht durchs Leerrohr passt; in der Anlage ersetzt sie einen Potentialausgleich, der nicht funktioniert. Wer beide Welten in einem Satz erklärt bekommt, sollte nachfragen, welche gemeint ist.

Quellen

• Siemens Industry Online Support, Beitrag 109754843: Wie können die optischen Leitungen von PROFIBUS für PROFINET verwendet werden? (14.3.2018)
• U.I. Lapp GmbH: Kurzanleitung PROFIBUS Optical Link Module, Version 3
• Siemens: SIMATIC ET 200AL Manual Collection V20, PROFIBUS DP-Schnittstelle (07/2024)
• Siemens: SIMATIC ET 200eco PN Manual Collection V21, Verkabelungstechnik – Übertragungsmedien bei PROFINET (08/2025)
• Phoenix Contact: Datenblatt FL IF 2POF SCRJ-D, Art. 2891084 (Stand 09/2026)
• Weidmüller: Handbuch FreeCon Active PROFINET-POF-Medienkonverter IE-CDM-V14MRJSCP/VAPM-C, V1.2 (08/2018)
• Broadcom: QFBR-5978AZ-2, 650-nm-Transceiver mit digitaler Diagnose für SC-RJ
• PI North America: PROFINET Cables – Fiber Optics (Dämpfungsbudgets je Faserklasse)
• PROFIBUS Nutzerorganisation: PROFINET-Montagerichtlinie (Order No. 8.072) und PROFINET-Inbetriebnahmerichtlinie (Order No. 8.081)
• PI-Produktkatalog: Helukabel PROFIBUS Fiber Optic POF PVC violett, Art. 801280
• IEC 61158 / IEC 61784 (PROFIBUS, PROFINET)