Rozwiązania dla Ethernetu przemysłowego
Ethernet jest pierwszym wyborem, jeśli chodzi o przesyłanie danych w zastosowaniach przemysłowych. Dowiedz się więcej o portfolio HARTING Industrial Ethernet.
Ethernet staje się uniwersalnym protokołem komunikacyjnym w coraz większej ilości dziedzin. Poznaj ofertę firmy HARTING w zakresie produktów do łączenia i okablowania dla Ethernetu przemysłowego.
Przejdź do serii
Kompletny przewodnik PDF dotyczący łączności Ethernet
Ta bogata oferta w formacie PDF zapewnia pełny wgląd w szeroki asortyment produktów firmy HARTING na rynku łączności przemysłowej Ethernet.
Więcej rozwiązań i zasobów
W centrum uwagi trudne warunki: wyzwania związane z przemysłową łącznością Ethernet
Instalacje Ethernetu przemysłowego są wdrażane niemal wszędzie. Łączność musi gwarantować bezpieczną i niezawodną transmisję nawet w najtrudniejszych warunkach przemysłowych. Joachim Finke i Heiko Meier przedstawi przegląd konkretnych wyzwań do pokonania.
Wysoka wydajność i innowacyjna łączność Ethernet PCB
Zminiaturyzowane, kompaktowe i potężne! Innowacyjna łączność PCB firmy HARTING daje nowe możliwości w projektowaniu urządzeń. Więcej informacji można znaleźć na stronie Grupa Technologiczna HARTING Menedżerowie produktu Nikolaj Ponomarjow, Marian Dümke i Maximilian Rohrer.
Interfejs RJ Industrial® Ethernet
RJ 45 do pracy w trudnych warunkach przemysłowych: Nasz nowy RJ Industrial® jest absolutnie wytrzymały i niezawodny oraz w wersji 'Multifeature' ze zintegrowanymi narzędziami tnącymi do szybkiego i łatwego montażu. Dzięki temu można zaoszczędzić do 25% czasu podczas instalacji infrastruktury Ethernet.
Dostępne jako: ZŁĄCZE KABLA | ZESPÓŁ KABLA | STRONA URZĄDZENIA
ix Industrial® - zminiaturyzowany interfejs dla przemysłowej sieci Ethernet
Ze względu na 70% mniejsze gniazdo urządzenia w porównaniu z dobrze znanym RJ45, złącze ix Industrial® oferuje idealny, znormalizowany interfejs dla Ethernetu gigabitowego. W połączeniu z doskonałym ekranowaniem, wytrzymałością i wyjątkową wydajnością złącze ix Industrial® jest idealnym wyborem dla zminiaturyzowanych urządzeń.
Dostępne jako: ZŁĄCZE KABLA | ZESPÓŁ KABLA | STRONA URZĄDZENIA
T1 Industrial - Ethernet jednoparowy
Transmisja w sieci Ethernet za pomocą tylko jednej pary przewodów miedzianych. SPE to doskonała technologia do podłączenia urządzeń obiektowych do sieci Ethernet. Technologia ethernetu jednoparowego jest szybka, pozwala oszczędzić miejsce, jest ekonomiczna i gotowa do wdrożenia. Wyposażanie prostych czujników, kamer i innych urządzeń w interfejsy Ethernet pozycjonuje SPE jako siłę napędową takich tematów, jak zintegrowany przemysł i IIoT.
Dostępne jako: ZŁĄCZE KABLA | ZESPÓŁ KABLA | STRONA URZĄDZENIA
preLink®
Jest to również rozwiązanie, które z równą skutecznością może być wykorzystywane do wszystkich zastosowań.
Dostępne jako: ZŁĄCZE KABLA | ZESPÓŁ KABLA | STRONA URZĄDZENIA
Złącze okrągłe M12 i M8
Interfejsy M8 i M12 łączą w sobie trzy ważne zalety w zastosowaniach z Ethernetem przemysłowym w porównaniu ze znanym interfejsem RJ: wysoki stopień ochrony IP, bardzo małe wymagania przestrzenne oraz odporny na wibracje system kontaktów męskich/żeńskich. Zastosowanie: w okablowaniu budynków przemysłowych, budowie maszyn, szczególnie w zastosowaniach kolejowych.
Dostępne jako: ZŁĄCZE KABLA | ZESPÓŁ KABLA | STRONA URZĄDZENIA
Przemysłowe przełączniki Ethernet
W ofercie niezarządzalnych przełączników Ethernet z serii Ha-VIS eCon pojawiły się teraz kolejne nowe modele do efektywnej konfiguracji i rozbudowy sieci ethernetowych.
Han-Modular® - standard rynkowy dla modułowych złączy przemysłowych
Seria Han-Modular® jest przeznaczona do łączenia zasilania, danych i sygnałów w jednym złączu. Wieloaspektowy system wkładek, styków, ramek, osłon i obudów oraz akcesoriów spełnia indywidualne wymagania klientów. Klient może wybierać spośród ponad 100 różnych modułów złączy.
Są one odpowiednie dla różnych mediów transmisyjnych i obejmują różne techniki zakończenia, ale także kilka rozwiązań do transmisji danych (np. Han-Quintax® (kat. 5), Han Megabit Module (2 x kat. 5) i Han Gigabit Module (kat. 6a i kat. 8.2)). Opatentowana rama zawiasowa Han-Modular® umożliwia konfigurację wszystkich modułów w dobrze przyjętych osłonach i obudowach Han® do wszystkich rodzajów trudnych warunków środowiskowych.
Po raz pierwszy HARTING® 1A oferuje kompaktowe, niedrogie złącze, które może być stosowane w sterownikach, małych napędach i szafach sterowniczych, a także może być instalowane w terenie. W ramach tej bardzo kompaktowej i zoptymalizowanej kosztowo rodziny produktów HARTING oferuje obecnie wkładki M12 z D-kodowaniem i M12 z X-kodowaniem dla różnych obszarów zastosowań.
Han® 3A - Kompaktowe złącze do pracy w trudnych warunkach
Ze względu na wytrzymałość i wszechstronność, złącze przemysłowe Han® 3A jest stosowane i uznawane w dziedzinie maszyn, robotyki, transportu i energii. Znajdziesz tu wersję, która spełni wszystkie Twoje potrzeby związane z zastosowaniem w trudnych warunkach przemysłowych. Wkładki stykowe Han® 3 A RJ45 są dostępne dla różnych prędkości transmisji Ethernet dla wszystkich typów aplikacji.
Czym jest Ethernet i Ethernet przemysłowy?
Wizja jednolitego standardu protokołów do komunikacji z chmury do każdego czujnika przejawia się poprzez wykorzystanie Ethernetu jako uniwersalnego protokołu komunikacyjnego, a IIoT staje się coraz bardziej rzeczywistością.
Ale czym jest Ethernet, co się za nim kryje i jakie są szczególne cechy wykorzystania Ethernetu w przemyśle. Dowiedz się więcej o sieci Ethernet w kolejnych punktach.
Początek - z Hawajów na cały świat
Na początku lat 70-tych na Hawajach uruchomiono ALOHAnet, pierwszą na świecie radiową sieć danych. W 1970 roku profesor Uniwersytetu w Honolulu, Norman Abramson, szukał taniego rozwiązania komunikacyjnego dla różnych lokalizacji uniwersytetu na sąsiednich wyspach.
Ten pierwszy protokół, który wysyłał pakiety danych przez dwa pasma częstotliwości w sposób losowy w celu uniknięcia kolizji, stanowił podstawę tego, co później stało się Ethernetem. Niewiele osób mogło wówczas przypuszczać, że to osiągnięcie, nazwane ALOHAnet, stanie się kiedyś podstawą komunikacji dla międzynarodowej produkcji przemysłowej. Dziś produkcja przemysłowa nie może się już obyć bez wszechobecnego Ethernetu. Wymagania dotyczące transmisji danych w środowiskach automatyki stale rosną i są ilościowo odzwierciedlone w liczbie zainstalowanych węzłów Ethernet. Obecnie Ethernet wraz ze swoimi wariantami Ethernetu przemysłowego stał się najczęściej stosowanym standardem komunikacji w zakładach przemysłowych - a trend ten nadal rośnie. To sprawia, że niezawodna infrastruktura interfejsów i okablowania stają się jeszcze ważniejsze.
Ethernet zamienia się w IIoT
Przedmioty w naszym codziennym życiu zyskują możliwości cyfrowe, a tym samym stają się prawdziwymi obiektami fizycznymi, które mogą również uczestniczyć w sieciach cyfrowych. Proces ten odbywa się również w zastosowaniach przemysłowych, gdzie nazywany jest Przemysłowym Internetem Rzeczy (z ang. IIoT).
Coraz więcej komponentów przemysłowych staje się również inteligentnymi i inteligentnymi uczestnikami. Jednak nie są one już ograniczone do górnych poziomów wewnętrznych sieci firmowych, jak to było kiedyś. Protokoły ethernetowe są w ostatnich latach coraz częściej łączone z systemami chmurowymi, ale coś zaczyna się dziać również na poziomie obiektów. W tym przypadku Single Pair Ethernet (w skrócie SPE) to nowa "warstwa fizyczna", która obejmuje ostatnią milę, aby doprowadzić Ethernet bezpośrednio do czujników.
Intensywniejsze gromadzenie, ocena i wykorzystanie danych stwarza potrzebę stworzenia silniejszej infrastruktury. Jednocześnie oczekuje się, że infrastruktura ta będzie zajmować mniej miejsca i zużywać mniej zasobów. Wydajność jest tu słowem kluczowym, ponieważ w sieciach pojawia się coraz więcej czujników z coraz większym zapotrzebowaniem na pasmo. Potrzebne są nowe technologie sprzętowe.
Automatyka i IT łączą się w automatykę
Jednocześnie środowiska automatyzacji nadal łączą się z wcześniej odrębnym światem IT. Celem jest przetwarzanie zwiększonej ilości danych ze wszystkich obszarów firmy w praktyczny sposób i wykorzystanie ich w sprytnych algorytmach. Celem automatyzacji zawsze było zwiększenie elastyczności i produktywności. Połączenie wszystkich maszyn przemysłowych ze sobą i z IT umożliwia wizualizację danych uzyskanych z maszyn, a także umożliwia przewidywanie za pomocą inteligentnych ocen. Jaki etap procesu wymaga udoskonalenia? Gdzie kryje się potencjał optymalizacji?
Ocena danych wspierana przez IT otwiera zupełnie nowe możliwości optymalizacji. Cyfryzacja na poziomie obiektu przynosi również zupełnie nowe modele biznesowe lub usługi, które wcześniej były nie do pomyślenia. Modele pay-per-part lub programowa aktywacja dodatkowych funkcji w maszynach to tylko dwa przykłady.
Poza tym operatorzy instalacji mogą na bieżąco śledzić swoje procesy na całym świecie. Dla wszystkich tych zmian protokół Ethernet jest językiem jednoczącym, który umożliwia tę konwergencję. Staje się również jasne, jak ważne jest konsekwentne przeprowadzanie tej fuzji w każdym szczególe. Ethernet z chmury do czujnika - tak można wdrożyć prawdziwe IIoT. Odejście od systemów analogowych i magistrali polowych na rzecz protokołów Ethernet pojawia się regularnie w corocznie publikowanych badaniach sieci przemysłowej HMS. Badania te pokazują rozkład rynkowy nowych węzłów komunikacyjnych w sieciach przemysłowych. Podczas gdy zaledwie pięć lat temu, w 2016 r., udział protokołów Ethernet wynosił 38%, w 2021 r. wzrośnie on do 65%. Tymczasem całkowity udział systemów fieldbus zmniejszył się o 30%.
Tendencja do stosowania jednolitego protokołu dla wszystkich obszarów biznesowych nie słabnie. Ale jak wpłynęło to na wybór infrastruktury i interfejsów? Które złącze jest odpowiednie dla danego zastosowania? Kiedy konieczne jest zastosowanie rozwiązania klasy przemysłowej? Które rozwiązania są doskonałe dziś, ale jutro mogą być przestarzałe?
Kluczowy czynnik - miedź
Cuprum pochodzi od greckiego słowa Cyprium i oznacza coś w rodzaju "rudy z greckiej wyspy Cypr". Zgodnie z tradycją, to właśnie tam po raz pierwszy wydobyto kruszec i stąd wzięła się jego nazwa. Jako doskonały przewodnik elektryczny, dostępny w wystarczających ilościach, jest standardem dla transmisji wszelkiego rodzaju prądów.
Tak jest również w przypadku przewodów do transmisji danych w sieciach Ethernet. W ciągu dziesięcioleci ustanowiono nowe standardy w zakresie prędkości przesyłowych, które wcześniej uważano za niemożliwe. Dzięki przemyślanemu skręcaniu par przewodów i efektywnym koncepcjom ekranowania możliwa jest obecnie transmisja z prędkością do 40 Gbit/s, co odpowiada standardowi kat. 8.1/8.2. Znajdują się tu cztery pary skręconych przewodów miedzianych, które w sumie składają się na osiem przewodów przesyłających dane. To dzieli strumień danych na kilka ścieżek. Wspomniane wcześniej skręcenie i ekranowanie umożliwiają osiąganie wysokich częstotliwości, jednak obecnie możliwe częstotliwości są lub były wyczerpane. Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie jednoparowego Ethernetu otwierają nowe możliwości w tym zakresie, ale o tym później.
Alternatywny środek komunikacji
Wielokrotnie powtarzano, że miedź jako środek komunikacyjny zostanie w przewidywalnej przyszłości zastąpiona przez alternatywne opcje transmisji. Ale czy miedź rzeczywiście traci swoją pozycję, czy raczej stanie się podstawą wszystkich planów IIoT? Transmisja elektryczna jest wspólnym czynnikiem dla wszystkich rozwiązań opartych na miedzi. Wyznacza to fizyczne limity częstotliwości użytkowych i długości transmisji. 1/10/25/40 Gbit/s na 100 metrach jest znanym limitem dla Ethernetu przez przewód miedziany.
Aby obejść to ograniczenie zarówno w odniesieniu do szybkości transmisji, jak i długości transmisji, a także w celu połączenia systemów mobilnych z siecią Ethernet, przewody światłowodowe są obecnie używane w takim samym stopniu, jak bezprzewodowe systemy radiowe. Od kilku lat światłowody i WLAN są uważane za nośniki komunikacyjne przyszłości, które zastąpią tradycyjny przewód. Ale czy aby na pewno?
Trzeba przyznać: dzięki światłowodom można przesyłać duże prędkości danych na odległości wielu kilometrów, i to bez skomplikowanego ekranowania w celu kontroli EMC. WLAN łączy gigabitową transmisję z potencjałem mobilności uniezależnionej od stałego okablowania. Jeśli mam już zainstalowany punkt dostępowy WLAN, nowe urządzenia są szybko podłączane bezprzewodowo. Do tego czasu jednak instalacja punktu dostępowego, który również musi mieć połączenie kablowe, jest kosztowna. Niestety, użytkownik musi zaakceptować kilka decydujących wad podczas korzystania z tych technologii. Światłowody muszą być podłączane w bardzo czystych warunkach, aby uniknąć tłumienia sygnału z powodu zanieczyszczeń. Podobnie, oprócz danych nie można przesyłać żadnych napięć zasilających. Urządzenie nadal wymaga dodatkowego okablowania miedzianego do zasilania.
To samo dotyczy urządzeń WLAN. Rozwiązania mobilne często opierają się na akumulatorach lub zasilaniu za pomocą kabla miedzianego, co w ostatecznym rozrachunku niweczy korzyści płynące z mobilności. Kolejną kwestią jest wpływ akumulatorów na środowisko naturalne, na które zwraca się dziś coraz większą uwagę. Ponadto należy wziąć pod uwagę szereg innych kwestii: transmisja w czasie rzeczywistym nie jest gwarantowana, a szybkość transmisji danych jest zmniejszana w zależności od lokalizacji i liczby odbiorców. Jak bezpieczne są moje dane przesyłane bezprzewodowo i jak wysokie jest narażenie na promieniowanie w obszarach wrażliwych? Są to kwestie, które można bezpiecznie pominąć w przypadku klasycznego kabla miedzianego. Ethernet przez cztery lub osiem przewodów oferuje do 100 W mocy zasilania w urządzeniu poprzez Power over Ethernet (PoE) i w wielu przypadkach sprawia, że dodatkowy zasilacz nie jest konieczny. Jeśli zastosowanie na to pozwala, zawsze preferowane jest rozwiązanie z jednym przewodem. Funkcja ta sprawdza się szczególnie w ciasnych warunkach obiektowych. Wraz z rozwojem IIoT coraz więcej inteligentnych czujników i innych elementów jest przenoszonych do maszyn i wymaga kompaktowego połączenia zasilania i przesyłu danych. Jedno nowe rozwiązanie
TRZY KROKI DO ODPOWIEDNIEGO INTERFEJSU ETHERNETOWEGO
1. JAKA PRĘDKOŚĆ JEST WYMAGANA?
Jakiej prędkości transmisji danych wymaga konkretne zastosowanie. Czy wystarczy szybki Ethernet, czy potrzebny jest Ethernet gigabitowy? Z tego powodu konieczne jest zaprojektowanie technologii przyłączeniowej i okablowania albo w dwóch parach dla szybkiego Ethernetu (do 100 Mbit/s), albo w czterech parach dla Ethernetu gigabitowego.
PRZYKŁAD:
Kompaktowy czujnik wizyjny zgodny z PROFINET
Te czujniki wizyjne dostarczają obrazów o wysokiej rozdzielczości, dlatego interfejs danych musi być przystosowany do pracy w Ethernecie gigabitowym. Wytrzymałość i niewielkie rozmiary instalacyjne to kolejne wymagania. Interfejs ix Industrial® jest odpowiedni do prostych zastosowań IP20 lub M12 X-coded jako wodoodporny i pyłoszczelny interfejs IP65/67. Oba interfejsy są również zgodne ze standardem PROFINET.
2. JAKIE SĄ WYMAGANIA DOTYCZĄCE ŚRODOWISKA?
W jakim środowisku należy używać tego rozwiązania? Poniższe wymagania środowiskowe są istotne dla wyboru projektu i należy je wziąć pod uwagę:
- Stopień ochrony (IP20 lub IP65/67)
- Zakres temperatur
- Odporność na wibracje i wstrząsy
- Odporność klimatyczna i ewentualnie chemiczna
PRZYKŁAD:
Interfejsy danych dotyczące robotów w produkcji samochodów
W tym środowisku wymagane są bardzo wytrzymałe i łatwo wymienialne interfejsy, ponieważ pakiety kabli zużywają się przez cały okres eksploatacji ze względu na stałe naprężenia zginające i skręcające spowodowane szybkim ruchem robotów. Han® PushPull wariant 14 w wersji metalowej jest do tego idealny. Dzięki mechanizmowi blokującemu PushPull, wiązki kablowe mogą być wymieniane bardzo szybko, co minimalizuje czasy przestojów. Ponadto, konstrukcja ta jest dostępna z RJ45 lub złączami światłowodowymi, jak również z sygnałami i zasilaniem. Innymi słowy, czyni go to idealnym interfejsem dla arterii życia danych, zasilania i sygnałów. Ponadto, interfejs jest zgodny z AIDA i PROFINET.
3. JAKA JEST APLIKACJA?
Do jakich zastosowań będzie służyć urządzenie? Czy istnieją specyfikacje organizacji użytkowników, takich jak przykładowo PNO dla PROFINET, ODVA dla Ethernet/IP, ETG dla EtherCAT, VNO dla Varan? Te względy często prowadzą również do wyboru standardowego interfejsu Ethernet. Istotną rolę odgrywa również dostępna wielkość urządzenia oraz dostępna przestrzeń montażowa w danym zastosowaniu.
PRZYKŁAD:
Inżynieria mechaniczna i zakładowa
W tym obszarze niezwykle wytrzymałe złączaHan® są miarą wszystkich rzeczy i czy to jakoHan® 3A,Han-Modular®, czy też w innych wersjach, takich jakHan® F B dla przemysłu spożywczego i napojów, dostępne są wersje RJ45 lub M12 z kodowaniem D lub X, które mogą być również używane do różnych protokołów Industrial Ethernet.