Řešení průmyslového Ethernetu
Ethernet je první volbou, pokud jde o přenos dat v průmyslových aplikacích. Další informace o portfoliu průmyslového Ethernetu HARTING.
Ethernet se stává univerzálním komunikačním protokolem ve stále více oblastech. Objevte řadu produktů HARTING pro připojení a kabeláž průmyslového Ethernetu.
Přejít na sérii
Kompletní PDF průvodce připojením k Ethernetu
Tento praktický průvodce výběrem ve formátu PDF vám poskytne kompletní přehled o široké nabídce produktů HARTING, které jsou dostupné na rozsáhlém trhu konektivity průmyslového Ethernetu. (PDF | 10 MB | 36 stran)
Další řešení a zdroje
Učte se od našich produktových manažerů
Důraz na drsné prostředí: výzvy, které je třeba překonat pro průmyslové ethernetové připojení
Instalace průmyslového Ethernetu jsou nasazovány téměř všude. Konektivita musí zaručovat bezpečný a spolehlivý přenos i v nejnáročnějších průmyslových podmínkách. Joachim Finke a Heiko Meier poskytne přehled o konkrétních výzvách, které je třeba splnit.
Vysoce výkonné a inovativní ethernetové připojení PCB
Miniaturizovaná, kompaktní a výkonná! Inovativní PCB konektivita HARTING přináší do konstrukce přístrojů zcela nové možnosti. Více informací se dozvíte z Technologická skupina HARTING Produktoví manažeři Nikolaj Ponomarjow, Marian Dümke a Maximilian Rohrer.
Ethernetové rozhraní RJ Industrial®
RJ 45 pro drsné průmyslové prostředí: Náš nový RJ Industrial® je naprosto robustní a spolehlivý a ve verzi 'Multifeature' s integrovanými řeznými nástroji pro rychlou a snadnou montáž. Může vám ušetřit až 25 % času při instalaci ethernetové infrastruktury.
K dispozici jako: KONEKTOR KABELU | KABELOVÁ SESTAVA | STRANA ZAŘÍZENÍ
ix Industrial® – miniaturizované rozhraní pro průmyslový Ethernet
Díky menší přístrojové zásuvce o 70 % ve srovnání s dobře známým RJ45 nabízí ix Industrial® dokonalé standardizované rozhraní pro gigabitový Ethernet. V kombinaci s vynikajícím stíněním, robustností a špičkovým výkonem je ix Industrial® ideální volbou pro miniaturní zařízení.
K dispozici jako: KONEKTOR KABELU | KABELOVÁ SESTAVA | STRANA ZAŘÍZENÍ
T1 Industrial – jednopárový Ethernet
Přenos sítě Ethernet pouze jedním párem měděných vodičů. SPE je dokonalá technologie pro připojení provozních zařízení k síti Ethernet. Technologie jednopárového Ethernetu je rychlá, prostorově úsporná, cenově výhodná a připravená k implementaci. Vybavení jednoduchých snímačů, kamer apod. ethernetovými rozhraními staví technologii SPE do role hybné síly témat, jako jsou integrovaný průmysl a IIoT.
K dispozici jako: KABELOVÝ KONEKTOR | KABELOVÁ SESTAVA | NA STRANĚ ZAŘÍZENÍ
preLink®
Systém preLink® je univerzální, rychlé a snadné řešení kabeláže pro průmysl, automatizaci budov a IT. Jedná se o řešení, které se se stejným úspěchem uplatní ve všech oblastech.
K dispozici jako: KONEKTOR KABELU | KABELOVÁ SESTAVA | STRANA ZAŘÍZENÍ
Kruhový konektor M12 a M8
Rozhraní M8 a M12 spojují tři důležité výhody v průmyslových ethernetových aplikacích oproti známému rozhraní RJ: Vysoký stupeň krytí IP, velmi malé nároky na prostor a kontaktní systém zástrček/zásuvek odolný proti vibracím. Používá se v kabeláži průmyslových budov, ve strojírenství a zejména v železničních aplikacích.
K dispozici jako: KONEKTOR KABELU | KABELOVÁ SESTAVA | STRANA ZAŘÍZENÍ
Průmyslové ethernetové switche
Řada nekonfigurovatelných ethernetových switchů Ha-VIS eCon vám nyní nabízí další nové modely, které umožňují efektivně vybudovat a rozšiřovat vaše ethernetové sítě.
Han-Modular® - standard na trhu pro modulární průmyslové konektory
Řada Han-Modular® je určena pro kombinaci napájení, dat a signálů v jednom konektoru. Individuální požadavky zákazníků splňuje mnohostranný systém vložek, kontaktů, rámečků, krytů a pouzder i příslušenství. Zákazník si může vybrat z více než 100 různých konektorových modulů.
Ty jsou vhodné pro různá přenosová média a zahrnují různé techniky zakončení, ale také několik řešení pro přenos dat (např. Han-Quintax® (cat 5), Han Megabit Module (2 x cat 5) a Han Gigabit Module (cat 6a a cat 8.2)). Patentovaný výklopný rám Han-Modular® umožňuje konfiguraci všech modulů v osvědčených krytech a pouzdrech Han® pro všechny druhy náročných prostředí.
Han® 1A – kompaktní robustní a všestranný
Společnost HARTING poprvé nabízí kompaktní a cenově dostupný konektor Han® 1A, který lze použít pro řídicí jednotky, malé pohony a rozváděče a který lze instalovat i v terénu. V rámci této velmi kompaktní a cenově optimalizované skupiny výrobků nyní společnost HARTING nabízí vložky M12 s kódováním D a M12 s kódováním X pro různé oblasti použití.
Han® 3A – kompaktní konektor pro náročná prostředí
Průmyslový konektor Han® 3A je díky své pevnosti a všestrannosti používán a uznáván v oblasti strojírenství, robotiky, dopravy a energetiky. Najdete zde verzi, která vyhovuje vašim potřebám pro použití v náročných průmyslových podmínkách. Kontaktní vložky Han® 3 A RJ45 jsou k dispozici pro různé přenosové rychlosti Ethernetu pro všechny typy aplikací.
Co je to Ethernet a průmyslový Ethernet?
Využitím Ethernetu jako univerzálního komunikačního protokolu se naplňuje vize jednotného standardu protokolu pro komunikaci mezi cloudem a jednotlivými snímači – a IIoT se stále více stává realitou.
Co je to ale Ethernet, co se za ním skrývá a jaké jsou zvláštnosti použití Ethernetu v průmyslu? Další informace o Ethernetu naleznete v následujících odstavcích.
Začátek – z Havaje do celého světa
Počátkem 70. let 20. století byla na Havajských ostrovech spuštěna první rádiová datová síť na světě ALOHAnet. V roce 1970 hledal profesor Honolulské univerzity Norman Abramson levné komunikační řešení pro různé pobočky univerzity na sousedních ostrovech.
Tento první protokol, který vysílal datové pakety náhodně ve dvou frekvenčních pásmech za účelem předcházení kolizím, se stal základem pozdějšího Ethernetu. V té době si málokdo dokázal představit, jak se tento vývoj, nazvaný ALOHAnet, jednou stane základem komunikace pro mezinárodní průmyslovou výrobu. Průmyslová výroba je dnes bez všudypřítomného Ethernetu již nemyslitelná. Požadavky na přenos dat v automatizačním prostředí neustále rostou a kvantitativně se odrážejí v počtu instalovaných uzlů sítě Ethernet. V současné době se Ethernet se svými variantami průmyslového Ethernetu stal nejrozšířenějším komunikačním standardem v průmyslových provozech – a tento trend stále stoupá. O to důležitější je spolehlivá infrastruktura rozhraní a kabeláže.
Ethernet se mění na IIoT
IoT – internet věcí – popisuje propojení virtuálních a reálných fyzických objektů za účelem jejich vzájemné interakce pomocí informačních a komunikačních technologií. Objekty v našem každodenní životě získávají digitální schopnosti, a stávají se tak skutečnými fyzickými objekty, které se mohou zapojit i do digitálních sítí. Tento proces probíhá také v průmyslových aplikacích, kde se nazývá průmyslový internet věcí (IIoT).
Stále více průmyslových komponentů se také stává chytrými a inteligentními účastníky. Nejsou však již omezeny na vyšší úrovně interních podnikových sítí, jak tomu bylo dříve. Ethernetové protokoly se v posledních letech stále více propojují s cloudovými systémy a postup je zaznamenán i na provozní úrovni. Single Pair Ethernet (zkráceně SPE) je zde novou fyzickou vrstvou, která pokrývá poslední míli a přivádí Ethernet přímo k senzorům.
Rozšířený sběr, vyhodnocování a využívání dat vyvolává potřebu výkonnější infrastruktury. Zároveň se očekává, že tato infrastruktura zabere méně místa a využije méně zdrojů. Klíčovým slovem je zde efektivita, protože do sítě se zapojuje stále více snímačů s rostoucími požadavky na šířku pásma. Jsou zapotřebí nové hardwarové technologie.
Automatizace a IT se spojují v automatizaci
Současně dochází ke spojování automatizačních prostředí s dříve odděleným světem IT. Účelem je prakticky zpracovat zvýšený objem dat ze všech oblastí společnosti a využít je v chytrých algoritmech. Cílem automatizace bylo vždy zvýšení flexibility a produktivity. Propojení všech průmyslových strojů mezi sebou a s IT umožňuje vizualizaci dat získaných ze strojů a zároveň umožňuje provádět předpovědi pomocí chytrých vyhodnocení. Kde musím svůj postup upravit? Kde se skrývá potenciál optimalizace?
Vyhodnocování dat s podporou IT otevírá zcela nové možnosti optimalizace. Digitalizace na provozní úrovni přináší také zcela nové obchodní modely nebo služby, které byly dříve nemyslitelné. Modely s platbou za díl nebo softwarová aktivace dalších funkcí ve strojích jsou jen dva příklady.
Vedle toho mohou provozovatelé zařízení sledovat své procesy po celém světě. Pro celý tento vývoj je protokol Ethernet sjednocujícím jazykem, který tuto konvergenci umožňuje. Je také zřejmé, jak důležité je důsledné provedení této fúze v každém detailu. Ethernet z cloudu do snímače – tak se implementuje skutečný IIoT. Vývoj od analogových systémů a průmyslových sběrnic k protokolům Ethernet se pravidelně objevuje v každoročně zveřejňovaných studiích průmyslové sítě HMS. Tyto studie ukazují tržní distribuci nových komunikačních uzlů v průmyslových sítích. Zatímco v roce 2016, tedy před pouhými několika lety, měly ethernetové protokoly celkový podíl 38 %, v roce 2021 to bude již 65 %. Mezitím se celkový podíl sběrnicových systémů zmenšil o 30 %.
Tendence k jednotnému protokolu pro všechny oblasti podnikání pokračuje. Jak to ale ovlivnilo výběr infrastruktury a rozhraní? Který konektor je vhodný pro kterou aplikaci? Kdy je nutné průmyslové řešení? Která řešení jsou dnes dokonalá, ale zítra mohou být zastaralá?
Klíčové médium – Cuprum
Cuprum je odvozeno z řeckého slova Cyprium a znamená něco jako "ruda z řeckého ostrova Kypr". Podle tradice se právě zde poprvé těžil a odtud dostal své jméno. Jako vynikající elektrický vodič, který je k dispozici v dostatečném množství, je standardem pro přenos proudů všeho druhu.
To platí i pro datové kabely pro sítě Ethernet. V průběhu desetiletí byly stanoveny nové standardy přenosových rychlostí, které byly dříve považovány za nemožné. Chytré kroucení párů vodičů a efektivní koncepce stínění v současnosti umožňují přenosové rychlosti až 40 Gbps, což odpovídá standardu kategorie 8.1/8.2. Najdete zde čtyři páry měděných vodičů, které dohromady tvoří osm vodičů pro přenos dat. Tím se datový tok rozdělí na několik cest. Již zmíněné splétání a stínění umožňují dosáhnout vysokých frekvencí. Avšak frekvence, které jsou v současné době možné, jsou nebo byly vyčerpány. Nejnovější vývoj v oblasti jednopárového Ethernetu přináší v této oblasti nové poznatky, ale o tom až později.
Alternativní komunikační médium
Opakovaně bylo řečeno, že měď jako komunikační médium bude v dohledné době nahrazena alternativními možnostmi přenosu. Opravdu však měď ztrácí svou pozici, nebo se spíše stane základem všech plánů IIoT? Společným faktorem všech řešení na bázi mědi je přenos elektrické energie. Ten stanovuje fyzikální omezení použitelných frekvencí a délky přenosu. Známý limit pro přenos Ethernetu po měděném kabelu je 1/10/25/40 Gbps na 100 metrů.
K obejití tohoto omezení, pokud jde o přenosovou rychlost i délku přenosu, a také k propojení mobilních systémů s Ethernetem se dnes ve stejné míře jako bezdrátové rádiové systémy používají optická vlákna. Již několik let jsou optická vlákna a sítě WLAN považovány za komunikační médium budoucnosti, které nahradí tradiční kabel. Ale je tomu skutečně tak?
Je pravda, že s optickými kabely lze přenášet vysoké rychlosti dat na vzdálenosti mnoha kilometrů, a to bez složitého stínění pro řízení elektromagnetické kompatibility. WLAN kombinuje gigabitový přenos s možností nezávislého pohybu pevné kabeláže. Pokud jsem již nainstaloval přístupový bod WLAN, nová zařízení se rychle bezdrátově připojí. Do té doby je však instalace přístupového bodu nákladná a musí mít také kabelové připojení. Bohužel se uživatel musí při používání těchto technologií smířit s několika rozhodujícími nevýhodami. Optická vlákna musejí být připojena za velmi čistých podmínek, aby nedocházelo k útlumu signálu v důsledku znečištění. Stejně tak nelze kromě dat přenášet žádná napájecí napětí. Zařízení stále potřebuje další měděnou kabeláž pro napájení.
Totéž platí pro zařízení WLAN. Mobilní řešení se často spoléhají na dobíjecí baterie nebo zdroj napájení připojený měděným kabelem, což v konečném důsledku neguje výhodu mobility. Dalším problémem je dopad dobíjecích baterií na životní prostředí, který se dnes stále více dostává do popředí zájmu. Vedle toho je třeba vzít v úvahu řadu dalších problémů: Přenos v reálném čase není zaručen a rychlost přenosu dat se snižuje v závislosti na místě a počtu příjemců. Jak bezpečná jsou moje data při bezdrátovém přenosu a jak vysoká je radiace v citlivých oblastech? To jsou problémy, které lze u klasického měděného kabelu bezpečně zanedbat. Ethernet po čtyřech nebo osmi vodičích nabízí až 100 wattů napájecího výkonu v zařízení prostřednictvím napájení přes Ethernet (PoE) a v mnoha případech není nutné používat další napájecí zdroj. Pokud to aplikace umožňuje, dává se vždy přednost jednokabelovému řešení. Tato funkce se uplatní zejména ve stísněných podmínkách v místě instalace. V průběhu vývoje IIoT se do strojů umisťuje stále více inteligentních snímačů a dalších prvků, které zde vyžadují prostorově úsporné napájení a přenos dat. Jedna z novinek
TŘI KROKY KE SPRÁVNÉMU ROZHRANÍ ETHERNET
1. JAKÁ JE VYŽADOVÁNA RYCHLOST?
Jakou rychlost přenosu dat aplikace vyžaduje? Stačí Fast Ethernet, nebo je nutný Gigabit Ethernet? Proto je nutné navrhnout technologii připojení a kabeláž buď ve dvou párech pro Fast Ethernet (do 100 Mbps), nebo ve čtyřech párech pro Gigabit Ethernet.
PŘÍKLAD:
Kompaktní senzor vidění s kompatibilitou s PROFINET
Tyto snímače vidění poskytují obraz s vysokým rozlišením, a proto musí být datové rozhraní navrženo pro gigabitový Ethernet. Dalšími požadavky jsou robustnost a malý instalační prostor. Rozhraní ix Industrial® je vhodné pro jednoduché aplikace s krytím IP20 nebo s kódem M12 X jako vodotěsné a prachotěsné rozhraní IP65/67. Obě rozhraní jsou rovněž kompatibilní s PROFINET.
2. JAKÉ JSOU POŽADAVKY NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ?
V jakém prostředí se má aplikace používat? Níže uvedené požadavky na životní prostředí jsou relevantní pro výběr návrhu a tyto požadavky by měly být zohledněny:
- Stupeň krytí (IP20 nebo IP65/67)
- Teplotní rozsah
- Odolnost proti vibracím a nárazům
- klimatická a případně i chemická odolnost
PŘÍKLAD:
Datová rozhraní robotů ve výrobě automobilů
V tomto prostředí jsou vyžadována velmi robustní a snadno vyměnitelná rozhraní, protože kabelové svazky se během své životnosti opotřebovávají v důsledku trvalého ohybového a torzního namáhání způsobeného rychlým pohybem robotů. Han® PushPull varianta 14 v kovovém provedení je pro to ideální. Díky uzamykacímu mechanismu PushPull lze velmi rychle vyměnit kabelové svazky, čímž se minimalizují prostoje. Vedle toho je toto provedení k dispozici s datovými kontejnery RJ45 nebo optickými kontejnery a také se signály a napájením. Jinými slovy, jedná se o ideální rozhraní pro datové a napájecí signály. Rozhraní je navíc kompatibilní s AIDA a PROFINET.
3. JAKÁ JE APLIKACE?
V jakých aplikacích bude jednotka používána? Existují specifikace uživatelských organizací, jako je PNO pro PROFINET, ODVA pro Ethernet/IP, ETG pro EtherCAT, VNO pro Varan a další? Tyto úvahy často vedou také k volbě standardizovaného rozhraní Ethernet. Roli hraje také dostupná velikost jednotky a dostupný prostor pro instalaci v aplikaci.
PŘÍKLAD:
Strojírenství a výroba zařízeníV této oblasti jsou extrémně robustní konektoryHan® měřítkem všeho a ať už jakoHan® 3A,Han-Modular® nebo také v jiných provedeních, jako jeHan® F B pro potravinářský a nápojový průmysl, jsou k dispozici provedení RJ45 nebo M12 s kódem D nebo X, které lze použít také pro různé protokoly průmyslového Ethernetu.