Промышленные коммуникации с PROFINET

Ethernet — это технология передачи данных для проводных сетей и стандарт для передачи пакетов данных в локальных домашних или офисных сетях (LAN).

Это означает, что данные отправляются и принимаются через Ethernet. Ethernet не работает по беспроводной сети, как Wi-Fi, только в комплексе.

Торговая ассоциация IEEE определила и стандартизировала этот сетевой протокол и структуру его пакетов в соответствии со спецификацией IEEE 802.3.

Ethernet формирует базовую технологию для крупнейшей сети в мире — Интернета — и поэтому является наиболее широко используемым стандартом в мире.

Однако свойств классического Ethernet для прокладки кабелей в зданиях недостаточно для промышленных сред. Данные должны также надежно отправляться и приниматься в офисной среде, т.к. даже небольшие временные задержки оказывают здесь существенное влияние.

Промышленный Ethernet (IE – Industrial Ethernet) используется в промышленном секторе и позволяет связать мир офиса с миром промышленности. Это означает привязку отдельных машин к уровню управления как при автоматизации производства, так и при автоматизации процессов. Промышленный Ethernet позволяет отправлять и получать данные точно в требуемое время (детерминизм). Это связано с тем, что в системах автоматизации с жесткими требованиями к реальному времени задержка данных просто недопустима и вызывает серьезные проблемы.

Кроме того, условия окружающей среды в промышленном секторе гораздо требовательнее, чем в офисах. На производстве часто нужно учитывать высокие температуры, влажность и масла. Нужно соответствовать высоким динамическим требования там, где кабели постоянно перемещаются. Используемые компоненты должны быть достаточно прочными, чтобы работать постоянно и надежно в такой среде.

Вся система также должна быть настолько простой в использовании, чтобы ее могли спланировать, установить и обслуживать специалисты, не являющиеся специалистами в области ИТ, то есть инженеры по автоматизации.

PROFINET (Process Field Network) — это стандарт передачи данных, основанный на протоколе Industrial Ethernet. Это специальная система связи, которая идеально подходит для использования в промышленных сетях и является ведущим игроком в Европе.

PROFINET подходит для всех технологий автоматизации и может использоваться в любой отрасли.

В то время как Industrial Ethernet определяет только требования протокола передачи данных, стандарт PROFINET описывает больше, чем просто передачу данных. Стандарт также включает положения о допустимом исполнении и цвете наружных оболочек и жил кабелей, определяет поверхности (лучше сказать форму) штекерных разъемов и многое другое.

Кстати, PROFINET не следует путать с очень похожим PROFIBUS, стандартным протоколом для обмена данными по полевой шине.

Промышленная система Ethernet PROFINET была разработана компанией Siemens AG совместно с Организацией пользователей PROFIBUS и PROFINET (PNO). Эта организация пользователей сейчас действует по всему миру и насчитывает сотни участников.

LAPP также играет активную роль в соответствующих рабочих группах.

Система PROFINET определена на международном уровне в стандарте IEC 61918 «Промышленные сети связи. Установка сетей связи в промышленных помещениях» для прокладки кабелей внутри и между участками автоматизации и/или производственными участками. Конкретная инфраструктура для кабелей и решений для подключения PROFINET, в свою очередь, стандартизирована в IEC 61784-5-3. Это относится к медным и оптоволоконным средам передачи и беспроводной передаче. «Руководство по технологиям кабелей и соединений PROFINET» создано рабочей группой в рамках PNO. Это руководство соответствует IEC 61784-5-3.

PROFINET сочетает в себе преимущества многих других стандартов протоколов:

1. 100% совместимость с Ethernet
2. Гибкость с точки зрения функциональности благодаря модульной конструкции в соответствии с классами соответствия
3. Совместимость PROFINET-совместимых компонентов благодаря стандартизации
4. Легко расширяемые системы
5. Простая интеграция систем Fieldbus
6. Высокая доступность систем
7. Простота обслуживании сети
8. Проверенные концепции безопасности и диагностики
9. Масштабируемая связь в реальном времени
10. Сертифицированные компоненты гарантируют высокий уровень надежности системы

Наиболее популярной системой PROFINET является PROFINET IO (input/output) 2006 года. Коммуникационная система PROFINET IO имеет модульную конструкцию и может быть установлена в различных вариантах. Различный объем функций позволяет создавать корпоративную сеть разными способами. Поскольку каждая система автоматизации устанавливает свои собственные требования к передаче данных, оператор системы решает, какая функциональность требуется, исходя из так называемых классов соответствия.

Какие классы соответствия предлагает PROFINET?

Возможные варианты применения разделены на четыре класса соответствия, которые определяют, например, типы используемых устройств (контроллер, устройство, управляющая ЭВМ), используемую среду передачи и тип связи. Это гарантирует, что компоненты класса всегда совместимы и соответствуют необходимым требованиям. Класс дополняет функциональную область класса ниже другими функциями.

Краткий обзор классов соответствия:

Примечание: при выборе компонентов убедитесь, что они соответствуют классу соответствия, выбранному для вашей системы автоматизации.

Руководство для PROFINET определяет структуру, а также механические и электрические свойства медных кабелей, гибридных медных кабелей и оптоволоконных кабелей, которые можно использовать в сетях PROFINET. В зависимости от типа кабеля сюда также входят требования, касающиеся:

• маркировка кабеля,
• цвета маркировки жил,
• тип экранирования,
• цвет внешней оболочки,
• значения сопротивления,
• значения затухания,
• частотные диапазоны,
• термостойкость,
• огнеупорность и многое другое.

Спецификация разъемов для медных кабелей.

Для медных кабелей определены четыре типа кабелей, как для 2-, так и для 4-парных кабелей.

Краткий обзор требований к медным кабелям (только для передачи сигналов):

В дополнение к кабелям симметричной конструкции, PROFINET также позволяет использовать кабели гибридной конструкции (тип B и C), такие как наш ETHERLINE® Cat.5 FRNC HYBRID (тип B). Гибридные кабели содержат жилы для передачи сигнала и питания.

Fast Connect для PROFINET

Многие из наших кабелей передачи данных PROFINET имеют структуру «Fast Connect» со специальной внутренней оболочкой и поперечным разделителем вместо экранированных пар жил (обозначаемых буквой FC в названии продукта). Это означает, что при сборке кабеля передачи данных с подходящим разъемом нет необходимости в сложном удалении экрана пары.

Система Fast Connect представляет собой целостное решение, которое включает в себя все: от кабеля до соединителя и подходящего инструмента.

С продуктами FC вы экономите до 50% времени при сборке кабеля передачи данных.

Узнайте, насколько проста система Fast Connect и насколько быстрее вы можете использовать ее для сборки кабеля.

Спецификация оптоволоконных кабелей

Для оптоволоконных кабелей POF, PCF и GOF были определены два типа кабелей.

Краткий обзор требований к оптоволоконным кабелям (передача оптического сигнала):

Everything in the green?

Кстати, цвет внешней оболочки кабелей PROFINET является фиксированным и является довольно четким идентификационным признаком (по крайней мере, для кабелей типов A и B): зеленый RAL6018.

Это предпочтительный выбор для типа C и типа R.

Руководство PROFINET определяет различные типы штекерных соединителей для технологии подключения — как для прокладки кабелей в защищенных зонах, например, в электрошкафу, где требуется более низкая степень защиты, так и для прокладки кабелей в полевых условиях с более высокими требованиями к грязе- и влагостойкости соединителей.

Спецификация медных соединителей

Для медных штекерных соединителей в отношении передачи данных в промышленной сети Ethernet в системе PROFINET установлены два стандарта — RJ45 и M12.

Краткий обзор требований к штекерным соединителям для медных кабелей:

Что касается штекерных соединителей, собираемых на местах, основное внимание должно быть уделено тому, чтобы процесс подключения был как можно более простым и выполнялся без использования специальных инструментов, если это возможно. Кроме того, штекерные соединители должны быть рассчитаны на максимально возможное количество кабелей. Это означает, что они охватывают широкий спектр сечений и диаметров, скрутки проводников и наружных диаметров кабеля.

Спецификация разъемов для оптоволоконных кабелей

Следующие стандарты были установлены для оптических штекерных соединителей в отношении передачи данных из промышленной сети Ethernet в системе PROFINET.

Краткий обзор требований к соединителям для оптоволоконных кабелей:

От 4-жильных или 8-жильных кабелей PROFINET марки ETHERLINE® до оптоволоконных кабелей с POF, PCF или GOF из нашей линейки HITRONIC® — у LAPP Group есть подходящее кабельное решение для вашего применения PROFINET.

Ниже приведены примеры продукции из нашего каталога:

Медные кабели

ETHERLINE PN Cat.6A FC

Для стационарной прокладки в сети PROFINET® (тип A): благодаря конструкции Fast Connect с поперечным разделителем между парами проводов сертифицированный UL Ethernet-кабель (кат. 6A) можно собрать очень быстро и в то же время он впечатляет своими выдающимися свойствами ЭМС. Выберите один из трех различных материалов оболочки.

ETHERLINE^® ROBOT PN Cat.5e

Для применения в робототехнике используйте наш кабель для промышленного Ethernet, который был разработан и протестирован в соответствии с единым стандартом PROFINET «Тип R». Возможность применения в кабельной цепи, стойкость к торсионным нагрузкам и переменному изгибанию теперь объединены всего в одном кабеле. Компания LAPP с самого начала участвовала в разработке и стандартизации требований для этого класса сети PROFINET.

ETHERLINE^® Cat.5 кабели для PROFINET применений

ETHERLINE^® Cat.6A кабели для PROFINET применений

ETHERLINE^® Cat.7 кабели для PROFINET применений

Оптоволоконные кабели

HITRONIC^® GOF DUPLEX PNB

Название продукта говорит само за себя: стекловолокно + PROFINET + монтаж в здании в одном! Огнестойкий разводной кабель идеально подходит для шкафов управления и структурированной проводки в здании в сетях PROFINET.  Кабели выполнены из материалов, не содержащих галогенов.

HITRONIC^® GOF DUPLEX PNC

Название продукта означает стекловолокно + PROFINET + постоянное движение! Разводной кабель сочетает в себе возможности применения в кабельной цепи, стойкость к торсионным нагрузкам и переменному изгибанию, что делает его идеальным для динамических применений, вибрации или кручения в сетях PROFINET. Изоляция кабеля из полиуретана делает его особенно прочным и надежным.

HITRONIC^® POF кабели для PROFINET применений

HITRONIC^® PCF кабели для PROFINET применений

Познакомьтесь с другими стандартами протокола Ethernet

Познакомьтесь с другими стандартами протокола  Fieldbus