Cos'è il cavo Profinet?
Aug 11, 2023
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1. Cosa guida l'evoluzione degli autobus di campo industriali verso i cavi Profinet?
Negli ultimi decenni, la tecnologia Ethernet ha costantemente cambiato le regole del gioco in vari settori, dalle prime reti locali (LAN) alle successive reti a banda larga e ora alla presente Internet. Attualmente, i componenti chiave della tecnologia Ethernet vengono utilizzati negli autobus sul campo di controllo industriale, guidando l'evoluzione e il progresso dell'intero ecosistema del settore manifatturiero.
In effetti, per molti anni, la tecnologia Ethernet tradizionale e il protocollo TCP/IP sono già stati ampiamente applicati nei sistemi di informazione di rete di aziende e seminari, nonché nei sistemi di gestione e gestione delle operazioni nel settore manifatturiero. Tuttavia, sono stati utilizzati raramente per l'interazione e la comunicazione dei dati e delle informazioni di controllo all'interno delle apparecchiature e delle linee di produzione effettive.
La comunicazione tra i controller della macchina stessi (come PLC, IPCS, ecc.) E i loro attuatori (come unità, motori, ecc.) E i sensori richiedono sempre l'uso di bus di controllo del campo deterministico. Tuttavia, l'uso del tradizionale protocollo TCP/IP non può raggiungere e soddisfare i requisiti deterministici in tempo reale per la comunicazione dal controllo della macchina a sensori e attuatori, rendendolo inadatto come bus a strato di controllo per le attrezzature industriali.
Tuttavia, nel settore della produzione di attrezzature, i produttori di macchine (come quelli che producono macchine a CNC, apparecchiature a semiconduttore, ecc.) Hanno riconosciuto il valore dei componenti hardware di riutilizzo configurati su reti TCP/IP. A causa della crescita esplosiva di Internet, è stato creato uno standard tecnico ampiamente accettato per i componenti di comunicazione Ethernet (come schede di comunicazione, cavi, connettori, ecc.), Riducendo significativamente i loro costi. Queste schede di interfaccia di rete (NICS) e cavi TCP costano solo una frazione di cavi di bus di campo industriali tradizionali e schede di acquisizione dei dati (schede DAQ). Pertanto, rispetto alla configurazione tradizionale di autobus sul campo industriale specializzato, il riutilizzo di tale hardware Ethernet può aiutare le aziende a risparmiare una quantità significativa di costi economici.
I benefici economici dell'adozione di Ethernet come autobus sul campo sono innegabili, poiché i componenti Ethernet possono ridurre significativamente i costi di sistema mantenendo un'eccellente versatilità.
Ad esempio, se viene adottato un bus di campo proprietario, i produttori di robot devono acquistare un set completo di componenti del sistema di controllo da un singolo fornitore: moduli I/O dedicati, servi, motori, cavi costosi, connettori e così via.
Usando protocolli di comunicazione standard basati su Ethernet, i moduli I/O possono essere sostituiti con interfacce universali Ethernet, i cavi di comunicazione del bus specializzati possono essere sostituiti con CAT5 ordinario (categoria 5)coppia attorcigliata Cavi e se gli standard di rete possono supportare più fornitori, anche il costo dei sistemi di servo drive sarà significativamente ridotto.
Allo stesso tempo, i componenti del sistema di apparecchiature di collegamento che utilizzano Ethernet diventeranno più semplici. Ad esempio, rispetto all'utilizzo di cavi di comunicazione in autobus specializzati complessi su controller di apparecchiature e componenti elettrici, utilizzando comuniCavi Cat5Simile a quelli utilizzati per i computer domestici/ufficio quando si connette a Internet renderà più facili la gestione e la manutenzione delle apparecchiature. Questi benefici sono solo una parte dei vantaggi economici proposti dalla tecnologia Ethernet.
L'industria ha rapidamente capito che, nonostante i protocolli TCP/UDP/IP che non sono in grado di fornire la risposta deterministica in tempo reale richiesto dai sistemi di controllo industriale, i cavi Ethernet onnipresenti e a basso costo, comprese le schede di interfaccia di rete (NICS) e Cable Ethernet, possono essere applicati nei sistemi di apparecchiature industriali per fornire la risposta in tempo reale per le applicazioni di controllo.
Ciò di cui abbiamo bisogno è un nuovo protocollo di comunicazione in tempo reale che può utilizzare il livello fisico hardware di Ethernet e, allo stesso tempo, garantire determinismo in tempo reale nella connessione e nella comunicazione tra i controller dei dispositivi e tutti i sensori e gli attuatori all'interno dei dispositivi.
Dall'inizio di questo secolo, i principali produttori di automazione industriale noti hanno introdotto almeno cinque diversi protocolli di comunicazione Ethernet industriali in tempo reale, come Ethernet/IP, Ethercat, Powerlink, Profinet e Sercos III, tra gli altri. Sono tutti promossi come "standard", sostenendo per consentire il riutilizzo di protocolli o hardware Ethernet e promettendo di ridurre i costi di costruzione dei sistemi di controllo in tempo reale.
L'esistenza di protocolli Ethernet "standard" più potenziali "potrebbe essere dovuta a una ragione significativa: ogni produttore ha metodi tecnici distinti per ottenere il riutilizzo dei componenti hardware Ethernet (come schede di interfaccia di rete e cavi CAT5), riducendo significativamente i costi delle apparecchiature, migliorando le prestazioni della macchina e consentendo la trasmissione dei dati e l'interazione per supportare le applicazioni determinanti in tempo reale.
La presenza simultanea di protocolli Ethernet "standard" multipli potrebbe avere anche un'altra ragione. I principali produttori di automazione industriale stanno tentando di sfruttare la tecnologia Ethernet per risparmiare i costi complessivi delle loro soluzioni di sistema. Estendendo gli "standard" del prodotto a Ethernet, i clienti possono effettivamente ottenere vantaggi e valore dalla tecnologia Ethernet. Tuttavia, a lungo termine, rimangono strettamente bloccati all'interno delle reti proprietarie dei produttori.
Inoltre, l'emergere di nuovi protocolli può effettivamente aiutare gli utenti a sfruttare la tecnologia Ethernet a superare le prestazioni e i costi del dispositivo esistenti. Allo stesso tempo, rispetto a qualsiasi altro bus di campo industriale tradizionale, i produttori di macchine che adottano il giusto standard Ethernet Fieldbus in tempo reale otterranno anche un vantaggio competitivo molto evidente in termini di efficacia in termini di costi.
Nel frattempo, per i produttori di macchine e gli utenti delle attrezzature, questi fattori potrebbero non essere più cruciali, come dopo anni di promozione e divulgazione della tecnologia e dei prodotti Ethernet industriali, le sfide affrontate dagli utenti non sono più tra la scelta di autobus industriali tradizionali e industriali ", ma piuttosto che la concorrenza fiscale e la confusione industriale", ma piuttosto che la concorrenza complessa. È difficile determinare quale "standard" è la scelta giusta. L'adozione di un protocollo errato (inappropriato) come standard potrebbe portare a consumo di costi inutili e sacrificare vantaggi competitivi a causa della riduzione delle prestazioni.
Nelle discussioni su vari aspetti dell'ethernet in tempo reale industriale, alcuni fatti apparentemente semplici sono spesso trascurati. The selection of network protocol standards is not only about the technical specifications and attributes, such as performance and transmission rate, but also encompasses soft indicators and parameters related to application experiences, such as usability, openness, independence, risk avoidance, consistency, interoperability, long-term availability, and system distribution characteristics. Se combinati, questi fattori determineranno se un protocollo e "standard" possono essere accettati dagli utenti o diventare popolari sul mercato.
2. Caratteristiche diProfinetCavi(Cavi Ethernet industriali).
Nelle connessioni Ethernet all'interno del settore industriale, esistono vari tipi di cavi progettati per diversi ambienti di utilizzo, come cavi schermati o cavi non schermati. Questi cavi possono anche variare in base al materiale del cavo. Di seguito, fornirò una breve panoramica dei cavi di categoria 5E 5E (CAT 5E) di livello industriale comunemente usati in base agli ambienti di applicazione che hanno lo scopo di affrontare:
2.1 Protezione da schermatura ultra-forte
Cat 5E, giacca pur ultra-flessibile, doppia schermatura, 4 paia di conduttori di coppia attorcigliata da 26 AWG
Per combattere le fonti di interferenza in contesti industriali, questo cavo impiega una struttura a doppia protezione in alluminio/treccia, insieme a una giacca PUR resistente all'esposizione ultravioletta (UV) e lubrificanti a base di olio. È particolarmente adatto per applicazioni Ethernet industriali con una forte interferenza elettromagnetica (EMI) e interferenza a radiofrequenza (RFI).
2.2 Resistenza all'umidità e UV
Cavo impermeabile con classifica esterna IP6 con giacca resistente ai raggi UV, cavo Cat 5E
Questa serie di cavi presenta una giacca PE o TPE con umidità e proprietà resistenti ai raggi UV, rendendole adatte a installazioni esterne per prevenire danni causati dall'acqua e dalla luce solare. Alcuni modelli consentono persino la sepoltura diretta e alcuni tipi sono progettati per l'uso nel cablaggio della stazione di base cellulare. Inoltre, la maggior parte dei modelli utilizza conduttori solidi che sono facili da terminare con connettori IDC e connettori modulari, rendendoli adatti alle applicazioni Ethernet (POE).
2.3 alta flessibilità, resistenza alla corrosione e resistenza all'olio
Cavo CAT 5E SF/UTP, giacca TPE Flame-Retardant CMX altamente flessibile, 4 paia di conduttori a filo a filo AWG
Questa serie unica di cavi Cat 5E schermati altamente flessibili è progettata per ambienti impegnativi in cui i cavi normali potrebbero non essere sufficienti. Può resistere a condizioni difficili e non si rompe se esposto a lubrificanti a base di petrolio, rendendolo ideale per i sistemi di controllo dei robot nei seminari di fabbrica. Questi cavi sono stati anche testati per sopportare 10 milioni di cicli di flessione.
2.4 Cavo 5E Cat 5E schermato di livello industriale e cavo CAT 5E non schermato
→ Naturalmente, nelle applicazioni industriali, non si potrebbe necessariamente incontrare condizioni estremamente difficili. Quando si selezionano i cavi, la scelta tra tipi schermati e non schermati è generalmente considerata prima:
2.4.1 Cavo Cat 5E schermato di livello industriale
Cat 5E, PVC, schermatura del foglio, 4 paia di conduttori di coppia intrecciata, 26 AWG
Configurato con uno strato di schermatura in alluminio e un filo di terra, questo cavo coppia intrecciato resiste efficacemente a interferenze elettromagnetiche (EMI) e interferenza a radiofrequenza (RFI) riscontrata in ambienti di applicazione. Per interferenze più forti, possono essere scelti modelli con un foglio di alluminio e schermatura intrecciata. La serie Flame-Retardant presenta 24 conduttori solidi AWG.
2.4.2 Cavo CAT 5E non schermato di livello industriale
Cavo UTP CAT 5E, giacca con classifica a monte, 4 paia di conduttori solidi AWG a 24 AWG
A causa dei vantaggi del risparmio sui costi e del facile assemblaggio, i cavi intrecciati non schermati sono i cavi di rete più ampiamente adottati.
Un paio di:Cavo di rete spiegato
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