Con l'introduzione di Ethernet nelle applicazioni di automazione, è ora possibile la comunicazione verticale, dal livello di controllo al livello di campo. Nonostante la libertà offerta dal cablaggio Ethernet, connettori e cavi devono soddisfare un'ampia gamma di requisiti. Mentre le condizioni ambientali a livello di controllo sono spesso simili a quelle di un ufficio, l'area di produzione è tipicamente soggetta a condizioni operative impegnative. Umidità, forti variazioni di temperatura, vibrazioni e urti sono tutti elementi tipici degli ambienti industriali.
Pertanto, non è sufficiente distinguere semplicemente tra componenti di cablaggio con grado di protezione IP67 e IP20 quando si valuta la loro idoneità per le applicazioni industriali. Occorre considerare aspetti quali la robustezza dell'alloggiamento del connettore, lo scarico della tensione, la protezione contro le forze laterali, la resistenza all'olio e la protezione EMC. Inoltre, i connettori dati utilizzati sul campo devono consentire una connessione semplice e sicura anche nelle condizioni più severe.
Il connettore RJ45 a 8 pin specificato nella norma IEC 60603-7 [1] è lo standard per il cablaggio Ethernet ed è disponibile nelle versioni Cat. 5 e Cat. 6 conformi alla norma ISO/IEC 11801:2002 [2]. Phoenix Contact offre una gamma completa di prodotti in questo settore, con grado di protezione IP20 per il cablaggio all'interno di quadri elettrici e IP67 per il cablaggio rinforzato da campo. La gamma di prodotti comprende connettori con tecnologia a connessione rapida, cavi preassemblati, pannelli di permutazione e scatole di derivazione.
Tipologie di cavi per Ethernet e Profinet:
nei cablaggi Ethernet industriali si utilizzano cavi in rame simmetrici. I cavi a doppino intrecciato con 2 o 4 coppie intrecciate sono i più comuni e soddisfano almeno i requisiti della categoria 5 secondo la norma ISO/IEC 11801:2002. Questi cavi sono dotati di una schermatura a treccia e di una lamina di alluminio protettiva (cavo SF/UTP). Nei cavi di categoria 6, le coppie di fili presentano anche una schermatura in lamina di alluminio (cavo s/FTP). Nella versione a doppino intrecciato a 4 coppie, entrambe le tipologie di cavo possono essere utilizzate anche per Gigabit Ethernet. Per il cablaggio Profinet, sono stati specificati cavi a stella a 4 fili con una sezione del conduttore di 22 AWG, che soddisfano anch'essi i requisiti della categoria 5.
Strutture di cablaggio per Ethernet e Profinet.
Phoenix Contact, all'interno della Profinet User Organization (PNO), ha guidato la definizione di un nuovo connettore RJ45 con grado di protezione IP67 e sistema di bloccaggio push-pull, adatto per reti Ethernet basate su Profinet [3]. Il connettore, disponibile in versioni metalliche o in plastica, è raccomandato da organizzazioni come AIDA (Automation Initiative for German Automotive Manufacturers) per il cablaggio Profinet nei loro sistemi di produzione.
Per
il cablaggio Ethernet IP67, il connettore M12 può essere utilizzato in alternativa all'RJ45. Il connettore M12 con codifica D è già stato definito per Industrial Ethernet nella sua versione a 4 pin secondo IEC 61076-2-101-am1 (correzione 1) [4]. Oltre al connettore RJ45 push-pull, la PNO ha specificato anche la versione M12 per il cablaggio Profinet. Oltre ad avere un grado di protezione IP67, il connettore M12, già affermato nel settore del cablaggio di sensori/attuatori e bus di campo, è caratterizzato da dimensioni compatte ed eccellente resistenza alle vibrazioni. Tuttavia, non tutte le versioni sono adatte all'uso in reti Ethernet, dove le proprietà di trasmissione devono soddisfare almeno la categoria 5 secondo la norma ISO/IEC 11801:2002.
I componenti M12 di Phoenix Contact per Ethernet industriale sono stati sviluppati appositamente per soddisfare questi requisiti e offrono quindi un elevato livello di affidabilità per l'applicazione.
Connettore a 8 pin per Gigabit Ethernet.
Per lo standard Fast Ethernet 100BaseT, che supporta una velocità di trasmissione di 100 Mbps, viene utilizzata una coppia di conduttori per la trasmissione e una per la ricezione. A tale scopo sono sufficienti connettori a 4 pin. Se sono richieste velocità di trasmissione superiori, è necessario utilizzare connettori a 8 pin, ad esempio quelli che supportano Gigabit Ethernet (1000Base-T) con una velocità di trasmissione di 1000 Mbps. Anche le velocità di trasmissione Cat. 5 secondo ISO/IEC 11801:2002 soddisfano i requisiti Gigabit Ethernet. Il cablaggio M12 a 8 pin per questo tipo di cablaggio Ethernet è codificato A, come avviene comunemente nel cablaggio di sensori e attuatori.
Per il cablaggio Ethernet basato su M12, Phoenix Contact offre componenti schermati a 4 e 8 pin conformi alla Cat. 5: connettori, cavi preassemblati, pannelli per quadri elettrici e connettori per PCB per il montaggio su circuiti stampati. Grazie alla tecnologia di connessione rapida Quickon, il connettore può essere montato senza attrezzi speciali, anche nelle condizioni industriali più difficili. Cavi preassemblati e pressacavi con connettori M12, RJ45 e combinati consentono l'utilizzo di entrambe le interfacce in una rete.
Figura 3. Una connessione rapida in loco tramite il connettore rapido Quickon.
Connettori Quickon Quickon:
i connettori Quickon M12 e RJ45 di Phoenix Contact sono dotati della stessa tecnologia di connessione rapida, il che significa che entrambi i connettori possono essere facilmente utilizzati in parallelo nella stessa installazione. Sia i connettori M12 che RJ45 della gamma Quickon soddisfano i requisiti Cat. 5 secondo ISO/IEC 11801:2002, sono schermati e sono disponibili nelle versioni a 8 e 4 poli. Consentono il cablaggio di cavi AWG 26 e 22 sia per conduttori rigidi che flessibili, il che significa che possono essere utilizzati per tutte le trasmissioni Ethernet industriali, nei sistemi fieldbus basati su Ethernet come Profinet ed Ethernet/IP, nonché nelle reti Gigabit Ethernet.
I conduttori vengono inseriti attraverso i canali di ingresso dell'alloggiamento e le estremità dei conduttori vengono tagliate a filo. Queste vengono quindi pressate sulle lamelle quando l'alloggiamento viene chiuso, stabilendo così la connessione.
Riferimenti
[1] IEC 60603-7:1996-11 Connettori per frequenze inferiori a 3 MHz per l'uso con circuiti stampati – Parte 7: Specifiche dettagliate per connettori a 8 vie, inclusi connettori liberi e fissi con proprietà di giunzione comuni, con qualità valutata. Ginevra/Svizzera: Sede della Commissione Elettrotecnica Internazionale.
[2] ISO/IEC 11801:2002-09 Tecnologia dell'informazione – Cablaggio generico per installazioni del cliente. Ginevra/Svizzera: Sede della Commissione Elettrotecnica Internazionale.
[3] www.phoenixcontact.de/industriestecker/216_6500
[4] IEC 61076-2-101-am1:2006-02 Correzione 1 – Connettori per apparecchiature elettroniche – Parte 2-101: Connettori circolari – Specifiche dettagliate per connettori circolari M8 con connessione a vite o a scatto, connettori circolari M12 con connessione a vite per applicazioni a bassa tensione. Ginevra/Svizzera: Sede della Commissione Elettrotecnica Internazionale.
Autore:
Eva Andueza, Responsabile prodotto presso Phoenix Contact, SA.
