O que é o cabo Profinet?
Aug 11, 2023
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1. O que impulsiona a evolução dos ônibus de campo industrial em direção aos cabos Profinet?
Nas últimas décadas, a tecnologia Ethernet mudou continuamente as regras do jogo em várias indústrias, desde redes iniciais da área local (LANS) até redes de banda larga posteriores e agora até a internet atual. Atualmente, os principais componentes da tecnologia Ethernet estão sendo usados em ônibus de campo de controle industrial, impulsionando a evolução e o avanço de todo o ecossistema da indústria de manufatura.
De fato, por muitos anos, a tecnologia Ethernet tradicional e o protocolo TCP/IP já foram amplamente aplicados em sistemas de informação de rede de empresas e workshops, bem como nos sistemas de gerenciamento de produção e operação na indústria de manufatura. No entanto, eles raramente foram usados para a interação e comunicação dos dados e informações de controle dentro de equipamentos de máquinas e linhas de produção reais.
A comunicação entre os próprios controladores de máquinas (como PLCs, IPCs etc.) e seus atuadores (como unidades, motores etc.) e sensores sempre requer o uso de barramentos determinísticos de controle de campo. No entanto, o uso do protocolo TCP/IP tradicional não pode alcançar e atender aos requisitos determinísticos em tempo real para a comunicação do controle da máquina a sensores e atuadores, tornando-o inadequado como um ônibus da camada de controle para equipamentos industriais.
No entanto, na indústria de fabricação de equipamentos, os fabricantes de máquinas (como aqueles que produzem máquinas CNC, equipamentos de semicondutores etc.) reconheceram o valor de reutilizar componentes de hardware configurados em redes TCP/IP. Devido ao crescimento explosivo da Internet, um padrão técnico amplamente aceito foi criado para componentes de comunicação Ethernet (como cartões de comunicação, cabos, conectores etc.), reduzindo significativamente seus custos. Esses cartões de interface de rede (NICs) e cabos TCP custam apenas uma fração dos cabos industriais tradicionais de campo e cartões de aquisição de dados (cartões DAQ). Portanto, em comparação com a configuração tradicional de ônibus de campo industriais especializados, reutilizar esse hardware Ethernet pode ajudar as empresas a economizar uma quantidade significativa de custos econômicos.
Os benefícios econômicos da adoção da Ethernet como um ônibus de campo são inegáveis, pois os componentes da Ethernet podem reduzir significativamente os custos do sistema, mantendo a excelente versatilidade.
Por exemplo, se um campo proprietário for adotado, os fabricantes de robôs deverão comprar um conjunto completo de componentes do sistema de controle de um único fornecedor: módulos de E/S dedicados, unidades de servo, motores, cabos caros, conectores e assim por diante.
Usando protocolos de comunicação padrão baseados em Ethernet, os módulos de E/S podem ser substituídos por interfaces da Ethernet Universal, os cabos de comunicação de ônibus especializados podem ser substituídos por Cat5 comum (categoria 5)Parte torcido Cabos e se os padrões de rede puderem suportar vários fornecedores, o custo dos sistemas de servo de condução também será significativamente reduzido.
Ao mesmo tempo, os componentes do sistema de equipamentos de conexão que usam Ethernet se tornarão mais simples. Por exemplo, comparado ao uso de cabos complexos de comunicação de barramento especializados em controladores de equipamentos e componentes elétricos, usando comumCabos CAT5Semelhante aos usados para computadores domésticos/escritório ao se conectar à Internet, facilitará o gerenciamento e a manutenção de equipamentos. Esses benefícios fazem apenas uma parte das vantagens econômicas provocadas pela tecnologia Ethernet.
A indústria percebeu rapidamente que, apesar dos protocolos TCP/UDP/IP não conseguirem fornecer a resposta determinística em tempo real exigida pelos sistemas de controle industrial, o hardware de Ethernet onipresente e de baixo custo, incluindo cartões de interface de rede (NICs) e cabos Ethernet CAT5, podem ser aplicados em sistemas de equipamentos industriais para fornecer a resposta em tempo real necessária para aplicações de controle.
O que precisamos é de um novo protocolo de comunicação em tempo real que possa utilizar a camada física de hardware da Ethernet e, ao mesmo tempo, garantir o determinismo em tempo real na conexão e comunicação entre controladores de dispositivos e todos os sensores e atuadores dentro dos dispositivos.
Desde o início deste século, os principais fabricantes de automação industrial conhecidos introduziram pelo menos cinco protocolos diferentes de comunicação de Ethernet em tempo real, como Ethernet/IP, Ethercat, PowerLink, Profinet e Sercos III, entre outros. Todos são promovidos como "padrões", alegando permitir a reutilização de protocolos ou hardware Ethernet e prometendo reduzir os custos de construção dos sistemas de controle em tempo real.
A existência de múltiplos protocolos Ethernet potencial "padrão" pode ser devido a um motivo significativo: cada fabricante possui métodos técnicos distintos para alcançar a reutilização de componentes de hardware Ethernet (como cartões de interface de rede e cabos CAT5), reduzindo significativamente os custos de equipamentos e aprimoram o desempenho da máquina e permitem a transmissão de dados e a interação para apoiar os aplicativos determinísticos em tempo real.
A presença simultânea de múltiplos protocolos de Ethernet potencial "padrão" também pode ter outro motivo. Os principais fabricantes de automação industrial estão tentando alavancar a tecnologia Ethernet para economizar os custos gerais de suas soluções do sistema. Ao estender seus "padrões" de produtos à Ethernet, os clientes podem realmente obter vantagens e valorizar com a tecnologia Ethernet. No entanto, a longo prazo, eles permanecem fortemente bloqueados nas redes proprietárias dos fabricantes.
Além disso, o surgimento de novos protocolos pode realmente ajudar os usuários a aproveitar a tecnologia Ethernet para superar o desempenho e os custos existentes do dispositivo. Ao mesmo tempo, em comparação com qualquer outro campo industrial tradicional, os fabricantes de máquinas que adotam o padrão de campo Ethernet em tempo real e em tempo real também obterão uma vantagem competitiva muito perceptível em termos de custo-efetividade.
Enquanto isso, para fabricantes de máquinas e usuários de equipamentos, esses fatores podem não ser mais tão cruciais, pois após anos de promoção e popularização da tecnologia e dos produtos industriais de Ethernet, os desafios enfrentados pelos usuários não estão mais entre a escolha de ônibus tradicionais de controle industrial e o Ethernet industrial, mas lidar com a concorrência e os diferentes valores e vantagens demonstradas por vínculos industriais. É difícil determinar qual "padrão" é a escolha certa. A adoção de um protocolo incorreto (inadequado) como padrão pode levar a consumo desnecessário de custos e sacrificar vantagens competitivas devido ao desempenho reduzido.
Nas discussões sobre vários aspectos da Ethernet em tempo real industrial, alguns fatos aparentemente simples são frequentemente negligenciados. A seleção dos padrões de protocolo de rede não é apenas sobre as especificações e atributos técnicos, como taxa de desempenho e transmissão, mas também abrange indicadores e parâmetros suaves relacionados a experiências de aplicação, como usabilidade, abertura, independência, prevenção de riscos, consistência, interoperabilidade, disponibilidade de longo prazo e características de distribuição de sistemas. Quando combinados, esses fatores determinarão se um protocolo e "padrão" podem ser aceitos pelos usuários ou se tornarão populares no mercado.
2. Características deProfinetCabos(Cabos Ethernet industriais).
Nas conexões Ethernet dentro do setor industrial, existem vários tipos de cabos projetados para diferentes ambientes de uso, como cabos blindados ou cabos não blindados. Esses cabos também podem variar com base no material do cabo. Abaixo, fornecerei uma breve visão geral dos cabos de categoria 5E de grau industrial (CAT 5E) comumente usados, de acordo com os ambientes de aplicativos que eles destinam a abordar:
2.1 Proteção de blindagem ultra-forte
CAT 5E, jaqueta PUR ultra-flexível, blindagem dupla, 4 pares de 26 condutores de par de pares torcidos AWG
Para combater as fontes de interferência em ambientes industriais, este cabo emprega uma estrutura de blindagem dupla de papel alumínio/trança, juntamente com uma jaqueta PUR resistente à exposição ultravioleta (UV) e lubrificantes à base de óleo. É particularmente adequado para aplicações de Ethernet industrial com forte interferência eletromagnética (EMI) e interferência de radiofrequência (RFI).
2.2 Umidade e resistência UV
Cabo impermeável com classificação externa IP6 com jaqueta resistente a UV, cabo CAT 5E
Esta série de cabos possui uma jaqueta PE ou TPE com propriedades e propriedades resistentes a UV, tornando-as adequadas para instalações externas para evitar danos causados pela água e pela luz solar. Alguns modelos permitem o enterro direto e certos tipos são projetados para uso em cabeamento de estação base celular. Além disso, a maioria dos modelos usa condutores sólidos que são fáceis de terminar com conectores IDC e conectores modulares, tornando-os bem adequados para aplicações de energia Ethernet (POE).
2.3 Alta flexibilidade, resistência à corrosão e resistência ao óleo
Cabo CAT 5E SF/UTP, jaqueta TPE altamente flexível de chamas CMX, 4 pares de 26 condutores encalhados de AWG
Esta série exclusiva de cabos CAT 5E em blindagem altamente flexível é projetada para ambientes desafiadores, onde cabos regulares podem não ser suficientes. Ele pode suportar condições adversas e não se decompõe quando exposto a lubrificantes à base de petróleo, tornando-o ideal para sistemas de controle de robôs em oficinas de fábrica. Esses cabos também foram testados para suportar 10 milhões de ciclos de flexão.
2.4 Cabo de gato escudo de nível industrial e cabo de gato 5e não blindado
→ É claro que, em aplicações industriais, pode -se não necessariamente encontrar condições extremamente adversas. Ao selecionar cabos, a escolha entre tipos blindados e não blindados é geralmente considerada primeiro:
2.4.1 Cabo CAT 5E escudo de nível industrial
CAT 5E, PVC, blindagem de papel alumínio, 4 pares de condutores de pares torcidos, 26 awg
Configurado com uma camada de blindagem de alumínio e um fio de aterramento, este cabo de par torcido blindado resiste efetivamente a interferência eletromagnética (EMI) e interferência de radiofrequência (RFI) encontrada em ambientes de aplicação. Para uma interferência mais forte, modelos com papel alumínio e blindagem trançada podem ser escolhidos. A série Flame-Retardant apresenta 24 condutores sólidos AWG.
2.4.2 Cabo CAT 5E não com grau industrial
CAV 5E UTP CAT, jaqueta com classificação riser, 4 pares de 24 AWG Solid Cootors
Devido às vantagens da economia de custos e à montagem fácil, os cabos de par torcidos não cortados são os cabos de rede mais amplamente adotados.
Um par de:Cable de rede explicado
O próximo artigo:Como fazer cabos estruturados?
