Avec l'introduction d'Ethernet dans les applications d'automatisation, la communication verticale est désormais possible, du niveau de contrôle au niveau terrain. Malgré la flexibilité offerte par le câblage Ethernet, les connecteurs et les câbles doivent répondre à de nombreuses exigences. Si les conditions environnementales au niveau de contrôle sont souvent similaires à celles d'un bureau, la zone de production est généralement soumise à des conditions d'exploitation exigeantes. Humidité, fortes variations de température, vibrations et chocs font partie intégrante des environnements industriels.
Par conséquent, il ne suffit pas de distinguer les composants de câblage avec des indices de protection IP67 et IP20 pour évaluer leur adéquation aux applications industrielles. Des aspects tels que la robustesse du boîtier du connecteur, le système anti-traction, la protection contre les forces latérales, la résistance à l'huile et la protection CEM doivent être pris en compte. De plus, les connecteurs de données utilisés sur le terrain doivent permettre une connexion simple et sécurisée, même dans les conditions les plus extrêmes.
Le connecteur RJ45 à 8 broches, spécifié dans la norme CEI 60603-7 [1], est la norme pour le câblage Ethernet et est disponible en versions Cat. 5 et Cat. 6, conformes à la norme ISO/CEI 11801:2002 [2]. Phoenix Contact propose une gamme complète de produits dans ce domaine, avec des indices de protection IP20 pour le câblage en armoire électrique et IP67 pour le câblage durci sur site. Cette gamme comprend des connecteurs à connexion rapide, des câbles pré-assemblés, des panneaux de brassage et des boîtes de jonction.
Types de câbles pour Ethernet et Profinet :
Les câbles en cuivre symétriques sont utilisés pour le câblage Ethernet industriel. Les câbles à paires torsadées à 2 ou 4 paires sont les plus courants et répondent au minimum aux exigences de la catégorie 5 selon la norme ISO/IEC 11801:2002. Ces câbles sont dotés d'un blindage tressé et d'une feuille d'aluminium protectrice (câble SF/UTP). Dans les câbles de catégorie 6, les paires de fils sont également protégées par une feuille d'aluminium (câble s/FTP). En version à 4 paires torsadées, les deux types de câbles peuvent également être utilisés pour le Gigabit Ethernet. Pour le câblage Profinet, des câbles en étoile à 4 fils d'une section de 22 AWG sont préconisés, répondant également aux exigences de la catégorie 5.
Structures de câblage pour Ethernet et Profinet.
Phoenix Contact, au sein de l'organisation des utilisateurs Profinet (PNO), a piloté la spécification d'un nouveau connecteur RJ45 doté d'un indice de protection IP67 et d'un système de verrouillage push-pull, adapté aux réseaux Ethernet basés sur la technologie Profinet [3]. Ce connecteur, disponible en versions métal ou plastique, est recommandé par des organisations telles que l'AIDA (Initiative d'automatisation pour les constructeurs automobiles allemands) pour le câblage Profinet dans leurs systèmes de production.
Pour
le câblage Ethernet IP67, le connecteur M12 peut être utilisé comme alternative au RJ45. Le connecteur M12 avec codage D a déjà été défini pour l'Ethernet industriel dans sa version à 4 broches, conformément à la norme CEI 61076-2-101-am1 (correction 1) [4]. Outre le connecteur RJ45 push-pull, la PNO a également spécifié la version M12 pour le câblage Profinet. En plus d'être certifié IP67, le connecteur M12, déjà largement utilisé dans le domaine du câblage des capteurs/actionneurs et des bus de terrain, se caractérise par ses dimensions compactes et son excellente résistance aux vibrations. Cependant, toutes les versions ne sont pas adaptées à une utilisation dans les réseaux Ethernet, où les propriétés de transmission doivent répondre au moins à la catégorie 5 selon la norme ISO/IEC 11801:2002.
Les composants M12 de Phoenix Contact pour Ethernet industriel ont été spécialement développés pour répondre à ces exigences et offrir ainsi un haut niveau de fiabilité pour l'application.
Connecteur 8 broches pour Gigabit Ethernet.
Pour la norme Fast Ethernet 100BaseT, qui prend en charge un débit de 100 Mbit/s, une paire de conducteurs est utilisée pour l'émission et l'autre pour la réception. Les connecteurs 4 broches sont suffisants. Si des débits supérieurs sont requis, il est nécessaire d'utiliser des connecteurs 8 broches, par exemple pour la norme Gigabit Ethernet (1000Base-T) avec un débit de 1 000 Mbit/s. Les débits de transmission Cat. 5, conformément à la norme ISO/IEC 11801:2002, répondent également aux exigences du Gigabit Ethernet. Le câblage M12 8 broches utilisé pour ce câblage Ethernet est codé A, une norme courante pour le câblage des capteurs et des actionneurs.
Phoenix Contact propose, pour le câblage Ethernet sur connecteur M12, des composants blindés 4 et 8 broches conformes à la norme Cat. 5 : connecteurs, câbles pré-assemblés, traversées de cloison pour armoires électriques et connecteurs pour montage sur circuit imprimé. Grâce à la technologie de connexion rapide Quickon, le connecteur se monte sans outil spécifique, même dans les conditions industrielles les plus extrêmes. Les câbles pré-assemblés et les presse-étoupes avec connecteurs M12, RJ45 et combinés permettent l'utilisation des deux interfaces au sein d'un réseau.
Figure 3. Une connexion rapide sur site via la connexion rapide Quickon.
Connexion rapide Quickon :
Les connecteurs Quickon M12 et RJ45 de Phoenix Contact sont dotés de la même technologie de connexion rapide, permettant leur utilisation en parallèle au sein d'une même installation. Conformes à la norme ISO/IEC 11801:2002, les connecteurs M12 et RJ45 de la gamme Quickon sont blindés et disponibles en versions 8 et 4 pôles. Ils acceptent les conducteurs rigides et souples de section AWG 26 et 22, ce qui les rend compatibles avec toutes les transmissions Ethernet industrielles, les systèmes de bus de terrain Ethernet (comme Profinet et Ethernet/IP) et les réseaux Gigabit Ethernet.
Les conducteurs sont insérés dans les canaux d'entrée du boîtier, puis leurs extrémités sont coupées à ras. Lors de la fermeture du boîtier, elles sont pressées sur les lames, établissant ainsi la connexion.
Références
[1] CEI 60603-7:1996-11 Connecteurs pour fréquences inférieures à 3 MHz destinés aux cartes de circuits imprimés – Partie 7 : Spécification détaillée des connecteurs à 8 voies, y compris les connecteurs libres et fixes à caractéristiques de jonction communes, avec évaluation de la qualité. Genève/Suisse : Siège de la Commission électrotechnique internationale.
[2] ISO/CEI 11801:2002-09 Technologies de l’information – Câblage générique pour installations clients. Genève/Suisse : Siège de la Commission électrotechnique internationale.
[3] www.phoenixcontact.de/industriestecker/216_6500
[4] CEI 61076-2-101-am1:2006-02 Correction 1 – Connecteurs pour équipements électroniques – Partie 2-101 : Connecteurs circulaires – Spécification détaillée des connecteurs circulaires M8 à vis ou à enclenchement, des connecteurs circulaires M12 à vis pour applications basse tension. Genève/Suisse : Siège de la Commission électrotechnique internationale.
Auteur:
Eva Andueza, chef de produit chez Phoenix Contact, SA.
