¿Qué es Profinet Cable?
Aug 11, 2023
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1. ¿Qué impulsa la evolución de los autobuses de campo industriales hacia los cables Profinet?
En las últimas décadas, la tecnología Ethernet ha cambiado continuamente las reglas del juego en varias industrias, desde las primeras redes de área local (LAN) hasta redes de banda ancha posteriores, y ahora hasta la actual Internet. Actualmente, los componentes clave de la tecnología Ethernet se utilizan en los autobuses de campo de control industrial, impulsando la evolución y el avance de todo el ecosistema de la industria manufacturera.
De hecho, durante muchos años, la tecnología Ethernet tradicional y el protocolo TCP/IP ya se han aplicado ampliamente en los sistemas de información de red de empresas y talleres, así como en sistemas de gestión de producción y operación en la industria manufacturera. Sin embargo, rara vez se han utilizado para la interacción y la comunicación de los datos de control e información dentro de los equipos de máquina y las líneas de producción reales.
La comunicación entre los controladores de la máquina (como PLC, IPCS, etc.) y sus actuadores (como unidades, motores, etc.) y los sensores siempre requieren el uso de buses de control de campo deterministas. Sin embargo, el uso del protocolo tradicional de TCP/IP no puede lograr y satisfacer los requisitos deterministas en tiempo real para la comunicación desde el control de la máquina hasta los sensores y los actuadores, lo que lo hace inadecuado como un bus de capa de control para equipos industriales.
Sin embargo, en la industria de fabricación de equipos, los fabricantes de máquinas (como los que producen máquinas CNC, equipos de semiconductores, etc.) han reconocido el valor de reutilizar componentes de hardware configurados en redes TCP/IP. Debido al crecimiento explosivo de Internet, se ha creado un estándar técnico ampliamente aceptado para los componentes de comunicación Ethernet (como tarjetas de comunicación, cables, conectores, etc.), reduciendo significativamente sus costos. Estas tarjetas de interfaz de red (NICS) y los cables TCP cuestan solo una fracción de los cables de campo industriales tradicionales y las tarjetas de adquisición de datos (tarjetas DAQ). Por lo tanto, en comparación con la configuración tradicional de autobuses de campo industriales especializados, reutilizar dicho hardware Ethernet puede ayudar a las empresas a ahorrar una cantidad significativa de costos económicos.
Los beneficios económicos de adoptar Ethernet como bus de campo son innegables, ya que los componentes de Ethernet pueden reducir significativamente los costos del sistema y mantener una excelente versatilidad.
Por ejemplo, si se adopta un bus de campo patentado, los fabricantes de robots deben comprar un conjunto completo de componentes del sistema de control de un solo proveedor: módulos de E/S dedicados, accionamientos de servomotoros, motores, cables caros, conectores, etc.
Mediante el uso de protocolos de comunicación estándar basados en Ethernet, los módulos de E/S pueden reemplazarse con interfaces de Ethernet universales, los cables de comunicación de bus especializados se pueden sustituir con CAT5 ordinario (categoría 5)par Los cables, y si los estándares de red pueden admitir múltiples proveedores, el costo de los sistemas de accionamiento de servomotos también se reducirá significativamente.
Al mismo tiempo, la conexión de los componentes del sistema del equipo con Ethernet se volverá más simple. Por ejemplo, en comparación con el uso de complejos cables de comunicación de bus especializados en controladores de equipos y componentes eléctricos, utilizandoCables Cat5Similar a las utilizadas para las computadoras domésticas/de oficina cuando se conecta a Internet facilitará la gestión y el mantenimiento de los equipos. Estos beneficios son solo una parte de las ventajas económicas provocadas por la tecnología Ethernet.
La industria se dio cuenta rápidamente de que, a pesar de los protocolos TCP/UDP/IP que no pueden proporcionar la respuesta determinista en tiempo real requerida por los sistemas de control industrial, el hardware Ethernet ubicuo y de bajo costo, incluidas las tarjetas de interfaz de red (NIC) y los cables Ethernet Cat5, se pueden aplicar en los sistemas de equipos industriales para proporcionar la respuesta de tiempo real requerida para las aplicaciones de control.
Lo que necesitamos es un nuevo protocolo de comunicación en tiempo real que puede utilizar la capa física de hardware de Ethernet y, al mismo tiempo, garantizar el determinismo en tiempo real en la conexión y la comunicación entre los controladores de dispositivos y todos los sensores y actuadores dentro de los dispositivos.
Desde principios de este siglo, los principales fabricantes de automatización industrial conocidos han introducido al menos cinco protocolos diferentes de comunicación de Ethernet Industrial en tiempo real, como Ethernet/IP, EtherCat, PowerLink, Profinet y Sercos III, entre otros. Todos son promovidos como "estándares", afirmando permitir la reutilización de protocolos o hardware Ethernet y prometiendo reducir los costos de construcción de los sistemas de control en tiempo real.
La existencia de múltiples protocolos de Ethernet "estándar" de potencial múltiple podría deberse a una razón significativa: cada fabricante tiene métodos técnicos distintos para lograr la reutilización de los componentes de hardware de Ethernet (como las tarjetas de interfaz de red y los cables CAT5), reduciendo significativamente los costos de los equipos al tiempo que mejora el rendimiento de la máquina, y permite la transmisión de datos e interacción para apoyar las aplicaciones deterministas en tiempo real.
La presencia simultánea de múltiples potenciales protocolos Ethernet "estándar" también podría tener otra razón. Los principales fabricantes de automatización industrial están intentando aprovechar la tecnología Ethernet para ahorrar los costos generales de sus soluciones del sistema. Al extender sus "estándares" de producto a Ethernet, los clientes pueden obtener ventajas y valor de la tecnología Ethernet. Sin embargo, a la larga, permanecen firmemente bloqueados dentro de las redes propietarias de los fabricantes.
Además, la aparición de nuevos protocolos puede ayudar a los usuarios a aprovechar la tecnología Ethernet para superar el rendimiento y los costos existentes del dispositivo. Al mismo tiempo, en comparación con cualquier otro bus de campo industrial tradicional, los fabricantes de máquinas que adoptan el estándar de bus de campo Ethernet en tiempo real correcto también obtendrán una ventaja competitiva muy notable en términos de rentabilidad.
Mientras tanto, para los fabricantes de máquinas y usuarios de equipos, estos factores ya no serán tan cruciales, como después de años de promoción y popularización de la tecnología y productos de Ethernet industrial, los desafíos que enfrentan los usuarios ya no son entre elegir los autobuses de control industriales tradicionales y el Ethernet industrial, sino que se ocupan de la competencia feroz y los diferentes valores y ventajas demostradas por varios protocolos industriales "estándares" en el complejo y el mercado agrupado. Es difícil determinar qué "estándar" es la opción correcta. La adopción de un protocolo incorrecto (inapropiado) como estándar podría conducir a un consumo innecesario de costos y sacrificar ventajas competitivas debido al rendimiento reducido.
En las discusiones sobre varios aspectos del Ethernet industrial en tiempo real, a menudo se pasan por alto algunos hechos aparentemente simples. La selección de los estándares de protocolo de red no se trata solo de las especificaciones y atributos técnicos, como el rendimiento y la tasa de transmisión, sino que también abarca indicadores y parámetros suaves relacionados con las experiencias de aplicación, como la usabilidad, la apertura, la independencia, la evitación de riesgos, la consistencia, la interoperabilidad, la disponibilidad a largo plazo y las características de distribución del sistema. Cuando se combinan, estos factores determinarán si un protocolo y un "estándar" pueden ser aceptados por los usuarios o ser populares en el mercado.
2. Características deProfesorCables(Cables Ethernet industriales).
En las conexiones Ethernet dentro del sector industrial, hay varios tipos de cables diseñados para diferentes entornos de uso, como cables blindados o cables sin blindaje. Estos cables también pueden variar según el material del cable. A continuación, proporcionaré una breve descripción de los cables de categoría 5E de grado industrial (CAT 5E) de uso común de acuerdo con los entornos de aplicación que pretenden abordar:
2.1 Protección de blindaje ultra fuerte
Cat 5e, chaqueta Pur ultra flexible, blindaje doble, 4 pares de 26 conductores de par de pares retorcidos
Para combatir fuentes de interferencia en entornos industriales, este cable emplea una estructura de doble blindaje de aluminio/trenza, junto con una chaqueta PUR que es resistente a la exposición ultravioleta (UV) y lubricantes a base de aceite. Es particularmente adecuado para aplicaciones de Ethernet industrial con fuertes interferencias electromagnéticas (EMI) e interferencia de radiofrecuencia (RFI).
2.2 Humedad y resistencia a los rayos UV
Cable impermeable con clasificación al aire libre IP6 con chaqueta resistente a los rayos UV, cable CAT 5E
Esta serie de cables cuenta con una chaqueta PE o TPE con humedad y propiedades resistentes a los rayos UV, lo que los hace adecuados para instalaciones al aire libre para evitar daños causados por el agua y la luz solar. Algunos modelos incluso permiten el entierro directo, y ciertos tipos están diseñados para su uso en el cableado de la estación base celular. Además, la mayoría de los modelos utilizan conductores sólidos que son fáciles de terminar con conectores IDC y conectores modulares, lo que los hace bien adecuados para las aplicaciones de Ethernet (POE).
2.3 Alta flexibilidad, resistencia a la corrosión y resistencia al aceite
Cable CAT 5E SF/UTP, chaqueta TPE de retardante de llamas CMX altamente flexible, 4 pares de 26 conductores varados AWG
Esta serie única de cables CAT 5E blindados altamente flexibles está diseñada para entornos desafiantes donde los cables regulares pueden no ser suficientes. Puede soportar condiciones duras y no se descompone cuando se expone a lubricantes a base de aceite, lo que lo hace ideal para los sistemas de control de robots en los talleres de fábricas. Estos cables también se han probado para soportar 10 millones de ciclos de flexión.
2.4 CABLE CABLE 5E CAT 5E Broteado de grado industrial y cable CAT 5E sin blindaje
→ Por supuesto, en aplicaciones industriales, no se podría encontrar necesariamente condiciones extremadamente duras. Al seleccionar cables, la elección entre tipos blindados y sin blindaje generalmente se considera primero:
2.4.1 CABLE CAT 5E CAT 5E de grado industrial
Cat 5e, PVC, blindaje de aluminio, 4 pares de conductores de pares retorcidos, 26 AWG
Configurado con una capa de blindaje de aluminio y un cable de conexión a tierra, este cable de par retorcido protegido resiste efectivamente la interferencia electromagnética (EMI) y la interferencia de radiofrecuencia (RFI) en entornos de aplicación. Para una interferencia más fuerte, se pueden elegir modelos con papel de aluminio y blindaje trenzado. La serie Flame-Retardant presenta conductores sólidos de 24 AWG.
2.4.2 CABLE CAT 5E CAT 5E de grado industrial
CABLO CAT 5E UTP, chaqueta con clasificación elevadora, 4 pares de conductores sólidos de 24 AWG
Debido a las ventajas del ahorro de costos y el ensamblaje fácil, los cables de pares retorcidos sin blindaje son los cables de red más ampliamente adoptados.
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