Využití Ethernetu v průmyslu

Využití Ethernetu v průmyslu

Instalační koncepce pro sítě průmyslového Ethernetu

Síť Ethernet, původně určená pro lokální komunikaci v kancelářích, se prosazuje i v průmyslovém prostředí. Instalační koncepce Variosub firmy Phoenix Contact umožňuje snadné a spolehlivé použití Ethernetu a vyhovuje normám pro průmyslové prostředí.

Při volbě způsobu instalace je důležité, aby vzal uživatel v úvahu tato hlediska:

• komponenty musí vyhovovat pro použití v průmyslovém prostředí,
• manipulace s těmito komponentami musí být jednoduchá a spolehlivá,
• osvědčené topologie kancelářské lokální sítě musí být upraveny pro průmyslové aplikace,
• způsob instalace musí vycházet ze zkušeností získaných v obvyklých průmyslových sběrnicových systémech,
• shoda s důležitými zvyklostmi a normami musí umožnit, aby byl systém provozován nezávisle na výrobci a byl vhodný pro budoucí úpravy.

V kancelářském prostředí je pro komunikační účely v budovách instalováno aplikačně neutrální a strukturované zapojení, typicky pro ISDN a Ethernet. Je provedeno podle norem EN 50173 a ISO/IEC 11801¹⁾. Normy popisují hvězdicovou topologii s úrovněmi pokrývajícími určité místo, budovu i poschodí. K tomu jsou dále připojeny tři úrovně kabelových rozvodů – primární, sekundární a terciární, propojené z poschoďového do síťového zařízení pomocí propojovacího kabelu a terminálu (obvykle PC). Tato struktura optimalizovaná pro kancelářské prostředí jen málo odpovídá průmyslovým požadavkům. V současné době jsou normy upravovány tak, aby vyhovovaly i požadavkům automatizační techniky.

V ethernetové síti se pro kabel s kroucenými vodiči podle norem EN 50173 a ISO/IEC 11801 používají konektory RJ45 vyhovující normě EN 60603-7 (shodná s IEC 603-7)²⁾. Ačkoli jsou tyto konektory jen omezeně použitelné v průmyslovém prostředí, jsou hojně rozšířené a umožňují spojení běžných diagnostických zařízení a notebooků. Sdružení IAONA (Industrial Automation Open Networking Alliance) proto vymezilo dvě třídy zatížení – malou a velkou zátěž pro koncepce založené na použití konektorů RJ45 a M12.

Jako součást standardizace pro použití konektorů RJ45 v průmyslu je konektor Variosub RJ45 navržen v krytí IP67 podle návrhu normy IEC 61076-3-106³⁾. Instalační koncepce Varioface, založená na konektoru RJ45 (obr. 1), proto vyhovuje všem požadavkům třídy krytí IP67.

Konektor Variosub RJ45

Konektor Variosub RJ45 (obr. 2) je ideální pro použití v náročném prostředí stanoveném definicí IAONA. Konektor s krytím IP67 je chráněn proti proniknutí nečistot a vlhkosti, stejně jako chladicích kapalin a maziv používaných ve strojírenské výrobě. Může být dokonce krátkodobě ponořen. V průmyslových aplikacích bývají konektory vystaveny i dalším vlivům, jako jsou nárazy, vibrace, boční a tažné síly na kryt konektoru a síly, které mohou způsobit vytržení kabelů z kabelového hrdla. Mohou být vystaveny také agresivním plynům a párám a častý je vliv elektromagnetického rušení.

Stíněný konektor Variosub RJ45 je chráněn proti všem těmto vlivům a navíc má certifikát kategorie 5 podle ISO/IEC 11801, takže jej lze upotřebit pro přenosovou rychlost 100 Mb/s. Je možné využít komerčně dostupné kabely a zkušební zařízení určená pro kancelářské použití, protože konektor Variosub je kompatibilní s běžným konektorem RJ45. Pro upevnění konektoru Variosub a zajištění proti vytržení není třeba speciální nářadí, výhodou je také snadné sestavení a údržba.

Kabeláž pro Ethernet

Pro implementaci Ethernetu v průmyslu jsou třeba speciální kabelové rozvody (tzv. kabeláž). Součástí instalační koncepce Variosub jsou různé ohebné i pevné kabely se dvěma nebo čtyřmi páry vodičů s průřezem od 0,14 do 0,2 mm2. Kromě nich jsou k dispozici kabely odolné proti rušení při svařování a vhodné pro aplikace na dopravnících. Předem připravené kabely jsou ideální pro opakované použití. Spojka umožňuje manipulovat s kabely, které je třeba pravidelně vyměňovat. K dispozici je i kabelová průchodka pro vzájemné propojení přímo na panelu.

Propojení částí sítě ve výrobě

Další užitečnou součástí instalační koncepce z nabídky firmy Phoenix Contact je účastnická zásuvka Variosub, otevírající nové možnosti v oblasti připojení síťových modulů, které pokaždé nemohou být umístěny v chráněných místnostech nebo rozváděčích budov, podlažích nebo konkrétních zařízeních.

Jedna nebo dvě zásuvky jsou umístěny v robustní kovové skříňce s krytím IP65. Kabely do ní vstupují přes kabelovou průchodku PG a jsou jednoduše připojeny s využitím metody LSA (lötfrei – schraubfrei – abisolierfrei, zářezové připojení bez potřeby pájení, šroubování či odstraňování izolace). Není-li připojení požadováno, je vstup uzavřen záslepkou. V opačném případě je vložen propojovací kabel s konektorem. To umožňuje připravit kabeláž již ve výrobním závodě. Nová výrobní pracoviště mohou být připojována okamžitě podle potřeby.

Ovládací skříňka a připojení dílů

Aplikace typické pro průmyslové podmínky vyžadují připojení přes stěnu rozváděče, přepínací skříňky nebo jiného zařízení. K tomuto účelu se používají montážní rámečky, umožňující použití různých typů vložek. Znamená to, že daný problém lze řešit použitím pevných nebo propojovacích kabelů. Díky adaptérům lze snadno využít běžné výřezy v rozváděči. Zařízení jsou často instalována přímo ve výrobě, jako část decentralizované automatizace. K dostání jsou speciální rámečky a ethernetové vložky pro propojení na desky plošných spojů (obr. 3).

Závěr

Moderní instalační koncepce Variosub firmy Phoenix Contact s krytím IP67 je cestou k automatizaci s použitím průmyslového Ethernetu.

Z tiskových materiálů firmy Phoenix Contact přeložil Jan Kučera.

Phoenix Contact, s. r. o.
Kobližná 2
602 00 Brno
Tel./fax: 542 213 701
http://www.phoenixcontact.com

¹⁾ Normy EN 50173 a ISO/IEC 11801 jsou dvě paralelní normy vydané dvěma standardizačními organizacemi; v České republice jim odpovídá ČSN EN 50173 Informační technologie – Univerzální kabelážní systémy (1999).
²⁾ V České republice jim odpovídá norma ČSN EN 60603-7 Konektory pro frekvence do 3 MHz pro desky s plošnými spoji, část 7: Předmětová specifikace pro konektory osmipólové se stanovenou jakostí, včetně upevněných a volných konektorů se společnými zasouvacími vlastnostmi (1997), později doplněná o části 7.1 (Předmětová specifikace pro osmipólové, stíněné volné a pevné konektory se stanovenou jakostí a společnými zasouvacími vlastnostmi – 2002) a 7.7 (Předmětová specifikace pro osmipólové, stíněné volné a pevné konektory pro přenos dat s frekvencemi až do 600 MHz, kategorie 7, stíněné – 2003).
³⁾ Návrh normy IEC 61076-3-106 Connectors for electronic equipment – Part 3-106: 8 way connectors for industrial environments dosud nemá český ekvivalent.