Qu'est-ce que le câble Profit?
Aug 11, 2023
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1. Qu'est-ce qui motive l'évolution des bus de terrain industriels vers les câbles Profit?
Au cours des dernières décennies, la technologie Ethernet a constamment modifié les règles du jeu dans diverses industries, des premiers réseaux locaux (LAN) à des réseaux à large bande ultérieurs, et maintenant vers Internet actuel. Actuellement, les éléments clés de la technologie Ethernet sont utilisés dans les bus de terrain de contrôle industriel, ce qui stimule l'évolution et le progrès de l'ensemble de l'écosystème de l'industrie manufacturière.
En fait, pendant de nombreuses années, la technologie Ethernet traditionnelle et le protocole TCP / IP ont déjà été largement appliqués dans les systèmes d'information réseau des entreprises et des ateliers, ainsi que dans les systèmes de production et de gestion des opérations dans l'industrie manufacturière. Cependant, ils ont été rarement utilisés pour l'interaction et la communication des données de contrôle et des informations dans l'équipement et les lignes de production réelles de la machine.
La communication entre les contrôleurs de machines eux-mêmes (comme les PLC, les IPC, etc.) et leurs actionneurs (tels que les disques, les moteurs, etc.) et les capteurs nécessitent toujours l'utilisation de bus de contrôle de champ déterministe. Cependant, l'utilisation du protocole TCP / IP traditionnel ne peut pas réaliser et satisfaire les exigences déterministes en temps réel pour la communication du contrôle de la machine aux capteurs et actionneurs, ce qui le rend inapproprié en tant que bus de couche de contrôle pour l'équipement industriel.
Cependant, dans l'industrie de la fabrication d'équipements, les fabricants de machines (tels que ceux qui produisent des machines CNC, des équipements de semi-conducteurs, etc.) ont reconnu la valeur des composants matériels de réutilisation configurés sur les réseaux TCP / IP. En raison de la croissance explosive d'Internet, une norme technique largement acceptée a été créée pour les composants de communication Ethernet (tels que les cartes de communication, les câbles, les connecteurs, etc.), réduisant considérablement leurs coûts. Ces cartes d'interface réseau (NIC) et les câbles TCP ne coûtent qu'une fraction des câbles de base de champ industriels traditionnels et des cartes d'acquisition de données (cartes DAQ). Par conséquent, par rapport à la configuration traditionnelle des bus de terrain industriels spécialisés, la réutilisation de ce matériel Ethernet peut aider les entreprises à économiser des coûts économiques importants.
Les avantages économiques de l'adoption de Ethernet en tant que bus de terrain sont indéniables, car les composants Ethernet peuvent réduire considérablement les coûts du système tout en maintenant une excellente polyvalence.
Par exemple, si un bus de terrain propriétaire est adopté, les fabricants de robots doivent acheter un ensemble complet de composants du système de contrôle d'un seul fournisseur: modules d'E / S dédiés, disques, moteurs, câbles coûteux, connecteurs, etc.
En utilisant des protocoles de communication standard basés sur Ethernet, les modules d'E / S peuvent être remplacés par des interfaces Ethernet universelles, les câbles de communication de bus spécialisés peuvent être substitués par Cat5 ordinaire (catégorie 5)paire torsadée Les câbles, et si les normes du réseau peuvent prendre en charge plusieurs fournisseurs, le coût des systèmes de service de service sera également considérablement réduit.
Dans le même temps, la connexion des composants du système d'équipement à l'aide de Ethernet deviendra plus simple. Par exemple, par rapport à l'utilisation de câbles de communication de bus spécialisés complexes sur les contrôleurs d'équipement et les composants électriques, en utilisant communCâbles Cat5Semblables à ceux utilisés pour les ordinateurs domestiques / bureaux lors de la connexion à Internet facilitera la gestion et la maintenance des équipements. Ces avantages ne sont qu'une partie des avantages économiques provoqués par la technologie Ethernet.
L'industrie s'est rapidement rendu compte que malgré les protocoles TCP / UDP / IP n'étant pas en mesure de fournir la réponse déterministe en temps réel requise par les systèmes de contrôle industriel, le matériel Ethernet omniprésent et à faible coût, y compris les cartes d'interface du réseau (NICS) et les câbles Ethernet Cat5, peuvent être appliqués dans des systèmes d'équipement industriel pour fournir la réponse requise en temps réel pour les applications de contrôle.
Ce dont nous avons besoin, c'est d'un nouveau protocole de communication en temps réel qui peut utiliser la couche physique matérielle d'Ethernet et, en même temps, assurer le déterminisme en temps réel dans la connexion et la communication entre les contrôleurs de périphérique et tous les capteurs et actionneurs dans les appareils.
Depuis le début de ce siècle, les principaux fabricants d'automatisation industrielle bien connus ont introduit au moins cinq protocoles de communication Ethernet industriels en temps réel, tels que Ethernet / IP, Ethercat, Powerlink, Profinet et Sercos III, entre autres. Ils sont tous promus comme des «normes», prétendant permettre la réutilisation des protocoles Ethernet ou du matériel et promettant de réduire les coûts de construction des systèmes de contrôle en temps réel.
L'existence de multiples protocoles Ethernet "standard" potentiels pourrait être due à une raison importante: chaque fabricant a des méthodes techniques distinctes pour réaliser la réutilisation des composants matériels Ethernet (tels que les cartes d'interface réseau et les câbles CAT5), réduisant considérablement les coûts d'équipement tout en améliorant les performances de la machine et en permettant la transmission et l'interaction des données pour prendre en charge les applications déterministes en temps réel.
La présence simultanée de multiples protocoles Ethernet "standard" potentiels pourrait également avoir une autre raison. Les principaux fabricants d'automatisation industrielle tentent de tirer parti de la technologie Ethernet pour économiser les coûts globaux de leurs solutions système. En étendant leurs «normes» de produit à Ethernet, les clients peuvent en effet obtenir des avantages et une valeur de la technologie Ethernet. Cependant, à long terme, ils restent étroitement verrouillés dans les réseaux propriétaires des fabricants.
De plus, l'émergence de nouveaux protocoles peut en effet aider les utilisateurs à tirer parti de la technologie Ethernet pour dépasser les performances et les coûts existants de l'appareil. Dans le même temps, par rapport à tout autre bus de terrain industriel traditionnel, les fabricants de machines adoptant la bonne norme de bus de terrain Ethernet en temps réel gagneront également un avantage concurrentiel très notable en termes de rentabilité.
Pendant ce temps, pour les fabricants de machines et les utilisateurs d'équipements, ces facteurs pourraient ne plus être aussi cruciaux, qu'après des années de promotion et de vulgarisation de la technologie et des produits Ethernet industriels, les défis rencontrés par les utilisateurs ne sont plus entre le choix des bus de contrôle industriel traditionnels et de l'éthernet industriel, mais plutôt avec les concurrents féroces et les différentes valeurs et avantages démontrés par les "standards du protocole industriels" dans le "standard complexe et sur le marché du" complexe. Il est difficile de déterminer quelle "standard" est le bon choix. L'adoption d'un protocole incorrect (inapproprié) en tant que norme pourrait entraîner une consommation de coûts inutile et sacrifier les avantages concurrentiels en raison d'une réduction des performances.
Dans les discussions sur divers aspects de l'international industriel en temps réel, certains faits apparemment simples sont souvent négligés. La sélection des normes de protocole de réseau ne concerne pas seulement les spécifications techniques et les attributs, telles que les performances et le taux de transmission, mais englobe également des indicateurs et des paramètres de soft liés aux expériences d'application, tels que la convivialité, l'ouverture, l'indépendance, l'évitement des risques, la cohérence, l'interopérabilité, la disponibilité à long terme et les caractéristiques de la distribution du système. Lorsqu'elles sont combinées, ces facteurs détermineront si un protocole et une «norme» peuvent être acceptés par les utilisateurs ou devenir populaires sur le marché.
2. Caractéristiques deProfineCâbles(câbles Ethernet industriels).
Dans les connexions Ethernet dans le secteur industriel, il existe différents types de câbles conçus pour différents environnements d'utilisation, tels que des câbles blindés ou des câbles non blindés. Ces câbles peuvent également varier en fonction du matériau du câble. Ci-dessous, je fournirai un bref aperçu des câbles de catégorie 5E de qualité industrielle couramment utilisés (CAT 5E) en fonction des environnements d'application qu'ils sont destinés à aborder:
2.1 Protection de blindage ultra-fort
Cat 5e, veste pur ultra-flexible, double blindage, 4 paires de 26 conducteurs de paires torsadées AWG
Pour lutter contre les sources d'interférence dans des milieux industriels, ce câble utilise une structure de bouclier à double aluminium en aluminium / tresse, ainsi qu'une veste PUR qui résiste à l'exposition ultraviolette (UV) et aux lubrifiants à base d'huile. Il convient particulièrement aux applications Ethernet industrielles avec une forte interférence électromagnétique (EMI) et des interférences radiofréquences (RFI).
2.2 Résistance à l'humidité et aux UV
Câble imperméable IP6 Outdoor avec veste résistante aux UV, câble Cat 5E
Cette série de câbles dispose d'une veste PE ou TPE avec des propriétés d'humidité et résistantes aux UV, ce qui les rend adaptées aux installations extérieures pour éviter les dommages causés par l'eau et la lumière du soleil. Certains modèles permettent même un enterrement direct et certains types sont conçus pour être utilisés dans le câblage de la station de base cellulaire. De plus, la plupart des modèles utilisent des conducteurs solides qui sont faciles à terminer avec les connecteurs IDC et les connecteurs modulaires, ce qui les rend bien adaptés à des applications d'alimentation sur Ethernet (POE).
2.3 Flexibilité élevée, résistance à la corrosion et résistance à l'huile
CABLE CAT 5E SF / UTP, veste TPE ignifuge très flexible CMX, 4 paires de 26 conducteurs échoués AWG
Cette série unique de câbles Cat 5E blindés hautement flexibles est conçu pour des environnements difficiles où les câbles ordinaires peuvent ne pas être suffisants. Il peut résister à des conditions difficiles et ne se décompose pas lorsqu'elle est exposée à des lubrifiants à base d'huile, ce qui le rend idéal pour les systèmes de contrôle des robots dans les ateliers d'usine. Ces câbles ont également été testés pour supporter 10 millions de cycles de flexion.
2.4 Câble Cat 5E blindé de qualité industrielle et câble Cat 5E non blindé
→ Bien sûr, dans les applications industrielles, on ne peut pas nécessairement rencontrer des conditions extrêmement sévères. Lors de la sélection des câbles, le choix entre les types blindés et non blindés est généralement considéré en premier:
2.4.1 Câble Cat 5E blindé de qualité industrielle
Cat 5e, PVC, blindage en papier d'aluminium, 4 paires de conducteurs de paires torsadées, 26 AWG
Configuré avec une couche de blindage en aluminium et un fil de mise à la terre, ce câble de paire torsadé blindé résiste efficacement à l'interférence électromagnétique (EMI) et à l'interférence radiofréquence (RFI) rencontré dans les environnements d'application. Pour une interférence plus forte, les modèles avec du papier d'aluminium et du blindage tressé peuvent être choisis. La série ignifuge flamme comprend 24 conducteurs solides AWG.
2.4.2 Câble CAT 5E non blindé de qualité industrielle
Câble UTP CAT 5E, veste à colonne montante, 4 paires de 24 conducteurs solides AWG
En raison des avantages des économies de coûts et de l'assemblage facile, les câbles de paire torsadés non blindés sont les câbles de réseau les plus adoptés.
Une paire de:Câble réseau expliqué
Un article:Comment faire du câblage structuré?
