Comunicación Industrial con PROFINET
PROFINET es más que un simple protocolo de transmisión de datos basado en tecnología Ethernet. Es un estándar que establece redes de alto rendimiento y, como resultado, permite una automatización eficiente en fábricas inteligentes. PROFINET es imprescindible en un entorno industrial. ¿Le gustaría saber cómo es la comunicación de datos con PROFINET, qué requisitos debe cumplir y qué debe tener en cuenta al seleccionar un producto? Podemos responder a sus preguntas directamente en el texto a continuación.
Ethernet y PROFINET: Le explicamos de forma rápida y sencilla a continuación
¿Qué es Ethernet?
Ethernet es una tecnología de transmisión de datos para redes alámbricas y es el estándar para transmitir paquetes de datos en redes locales domésticas o de oficina (LAN).
Esto significa que los datos se envían y reciben a través de Ethernet. Ethernet no funciona de forma inalámbrica como WiFi, sino que solo está incluido.
La asociación comercial IEEE ha definido y estandarizado este protocolo de red y la estructura de sus paquetes con la especificación IEEE 802.3.
Ethernet forma la tecnología básica para la red más grande del mundo, Internet, y por lo tanto es el estándar más utilizado en el mundo.
¿Qué es Ethernet Industrial ?
Sin embargo, las propiedades del Ethernet clásico del cableado de edificios no son suficientes para entornos industriales. Los paquetes de datos deben enviarse y recibirse de manera confiable en entornos de oficina. Sin embargo, los retrasos de tiempo más pequeños tienen impactos significativos aquí.
Industrial Ethernet (IE) se utiliza en el sector industrial. Con Industrial Ethernet, ahora es posible conectar el mundo de la oficina con el mundo de la industria. Esto significa vincular las máquinas individuales con el nivel de control, tanto en la producción como en la automatización de procesos. Industrial Ethernet permite enviar y recibir paquetes de datos en el momento exacto requerido (determinismo). Esto se debe a que en los sistemas de automatización con estrictos requisitos en tiempo real, los retrasos en los paquetes son simplemente inaceptables y causan serios conflictos.
Además, las condiciones ambientales en el sector industrial son mucho más exigentes que en las oficinas. En la producción, a menudo se puede contar con altas temperaturas y humedad con el aceite. También deben cumplirse altos requisitos dinámicos cuando los cables se mueven constantemente. Los componentes utilizados deben ser lo suficientemente robustos para funcionar de forma permanente y fiable aquí.
Todo el sistema también debe ser tan fácil de usar que pueda ser planificado, instalado y mantenido por personas que no sean expertos en TI, es decir, ingenieros de automatización.
¿Y cómo encaja PROFINET?
PROFINET (Process Field Network) es un estándar de transmisión de datos basado en el protocolo Industrial Ethernet. Es un sistema de comunicación especial que es ideal para su uso en redes industriales y es líder en Europa.
PROFINET es adecuado para toda la tecnología de automatización y se puede utilizar en cualquier industria.
Mientras que Industrial Ethernet solo rige los requisitos del protocolo de transmisión de datos, el estándar PROFINET describe más que solo la transmisión de datos. El estándar también incluye declaraciones sobre el diseño y el color permitidos de las cubiertas y los núcleos exteriores de los cables, define las caras de los conectores y mucho más.
Por cierto, PROFINET no debe confundirse con el muy similar PROFIBUS, el estándar de protocolo para la comunicación Fieldbus
PROFINET – Generación y estandarización
El sistema Ethernet industrial PROFINET fue desarrollado por Siemens AG junto con PROFIBUS & PROFINET User Organisation (PNO). Esta organización de usuarios ahora está activa en todo el mundo y tiene cientos de miembros.
LAPP también juega un papel activo en los respectivos grupos de trabajo.
El sistema PROFINET se especifica internacionalmente en IEC 61918 'Redes de comunicación industrial - Instalación de redes de comunicación en locales industriales' para cableado dentro y entre islas de automatización y/o islas de producción. La infraestructura específica para soluciones de cableado y conexión PROFINET está estandarizada a su vez en IEC 61784-5-3. Esto se aplica a los medios de transmisión basados en cobre y fibra óptica y a la transmisión inalámbrica. La 'Guía de Tecnología de Interconexión y Cableado PROFINET' es creada por un grupo de trabajo dentro de la PNO. Esta directriz refleja la norma IEC 61784-5-3.
¿Qué beneficios ofrece PROFINET?
PROFINET combina los beneficios de muchos otros estándares de protocolo:
- 100% compatibilidad con Ethernet.
- Flexibilidad en términos de funcionalidad gracias al diseño modular según las clases de conformidad.
- Interoperabilidad de componentes compatibles con PROFINET gracias a la estandarización
- Sistemas fácilmente ampliables.
- Fácil integración de sistemas Fieldbus.
- Sistemas de alta disponibilidad.
- Bajo requerimiento de mantenimiento de la red.
- Conceptos probados de seguridad y diagnóstico.
- Comunicación escalable en tiempo real.
- Los componentes con certificación garantizan un alto nivel de fiabilidad del sistema.
¿Qué variantes de PROFINET están disponibles?
El sistema PROFINET más favorecido es PROFINET IO (entrada/salida) de 2006. El sistema de comunicación PROFINET IO tiene un diseño modular y se puede configurar en varias variantes. El variado alcance de las funciones permite que una red corporativa se diseñe de diversas formas. Dado que cada sistema de automatización establece sus propios requisitos para la transmisión de datos, el operador del sistema decide qué funcionalidad se requiere en función de las llamadas clases de conformidad.
¿Qué diferentes clases de conformidad ofrece PROFINET?
Las posibles aplicaciones se dividen en cuatro clases de conformidad, que determinan, por ejemplo, los tipos de dispositivos que se utilizarán (controlador, dispositivo, supervisor), el medio de transmisión utilizado y el tipo de comunicación. Esto asegura que los componentes de una clase sean siempre compatibles y cumplan con los requisitos necesarios. Una clase complementa el alcance funcional de la clase siguiente con otras funcionalidades.
Clases de conformidad:
| Clase de conformidad | Medio de transmisión utilizado | Posibles usos típicos | Ejemplos de alcance de la función |
|---|---|---|---|
| CC-A | conductor de cobre Cables de fibra óptica Inalámbrica | Para redes de infraestructura y automatización de edificios |
|
| CC-B | Conductores de cobre y cables de fibra óptica | Para la automatización de fábricas y procesos |
|
| CC-C | Conductores de cobre y cables de fibra óptica | Para aplicaciones de control de movimiento |
|
| CC-D | Conductores de cobre y cables de fibra óptica | Para varias aplicaciones |
|
Nota: Al seleccionar sus componentes, asegúrese de que coincidan con la Clase de conformidad que ha seleccionado para su sistema de automatización.
¿Cómo se realiza el cableado en la red PROFINET?
La directriz para PROFINET especifica la estructura, así como las propiedades mecánicas y eléctricas de los cables de cobre, los cables híbridos de cobre y los cables de fibra óptica que se pueden utilizar en las redes PROFINET. Dependiendo del tipo de cable, esto también incluye requisitos relacionados con:
- Marcado de cables
- Colores de identificación del núcleo
- Tipo de blindaje
- Color de la funda exterior
- Valores de resistencia
- Valores de atenuación
- Rangos de frecuencia
- Resistencia a la temperatura
- Retardante de llama y mucho más.
¿Qué cables son adecuados para PROFINET?
Conectores de especificación para cables de cobre.
Se han definido cuatro tipos de cables para cables de cobre, tanto para cables de 2 como de 4 pares.
Requisitos para cables de cobre (solo transmisión de señales):
| Cable type | Instalación | Conductor | Diseño |
|---|---|---|---|
| Tipo A |
| Conductor sólido | 2 pares: AWG22/1 4 pares: mín. AWG23/1 |
| Tipo B |
| Conductor trenzado flexible, 7 hilos | 2 pares: AWG22/7 4 pares: mín. AWG23/7 |
| Tipo C |
| Cable sólido o conductor trenzado flexible, hasta 19 hilos | 2 pares: AWG22/1 … 19 4 pares: mín. AWG24/1 … 19 |
| Tipo R |
| Cable sólido o conductor trenzado flexible, hasta 19 hilos | 2 pares: AWG22/1 … 19 |
Además del diseño de cable simétrico, PROFINET también permite diseños de cable híbrido (tipo B y C) como nuestro ETHERLINE® Cat.5 FRNC HYBRID (tipo B). Los cables híbridos contienen núcleos para la transmisión de señales y la fuente de alimentación.
Fast Connect para PROFINET
Muchos de nuestros cables de datos PROFINET tienen una estructura de "conexión rápida" con una cubierta interior especial y un separador cruzado en lugar de pares de núcleos blindados (identificables por FC en el nombre del producto). Esto significa que al ensamblar el cable de datos con un conector adecuado, no hay necesidad de retirar el blindaje del par, que de otro modo sería complicado.
Un sistema Fast Connect es una solución holística, desde el cable hasta la solución del conector y la herramienta adecuada.
Con los productos FC, ahorra hasta un 50% del tiempo al ensamblar su cable de datos. No solo suena genial. Está.
Descubra lo sencillo que es el sistema Fast Connect y lo mucho más rápido que puede utilizarlo para realizar el montaje del cable.
Especificación de cables de fibra óptica
Para los cables de fibra óptica POF, PCF y GOF, se han identificado dos tipos de cables.
Los requisitos para los cables de fibra óptica (transmisión de señales ópticas):
| Tipo de cable | Instalación | Diseño | Diámetro del núcleo/vaina |
|---|---|---|---|
| Type B |
|
| POF: 980/1000 µm PCF: 200/230 micras GOF monomodo: 9/125 µm GOF multimodo: 50/125 µm o 62,5/125 µm |
| Type C |
|
| POF: 980/1000 µm PCF: 200/230 micras GOF monomodo: 9/125 µm GOF multimodo: 50/125 µm o 62,5/125 µm |
Todo de color verde?
Por cierto, el color de la cubierta exterior de los cables PROFINET es fijo y es una característica de identificación bastante clara (al menos para cables tipo A y tipo B): verde RAL6018 .
Es la opción preferida para el tipo C y el tipo R.
¿Qué conectores enchufables son adecuados para PROFINET?
La directriz PROFINET especifica varios tipos de conectores enchufables para la tecnología de conexión, tanto para el cableado en áreas protegidas, como en el armario de control, donde se requiere un índice de protección más bajo, como para el cableado en el campo con requisitos más exigentes de resistencia a la suciedad y la humedad. conectores de enchufe.
Especificación para conectores de cobre
Se han establecido dos estándares para conectores enchufables de cobre con respecto a la transmisión de datos de Industrial Ethernet en el sistema PROFINET: RJ45 y M12.
Los requisitos del conector de enchufe para cables de cobre:
| Tipo de conector | Clase de conector enchufable | Grado de protección | Cara del conector | Velocidad de transmision |
|---|---|---|---|---|
| RJ45 | Para áreas protegidas | IP 20 | Para cables de 2 y 4 pares | Hasta 100 Mbit/s Hasta10 Gbit/s |
| M12 con codificación D | Para aplicaciones en el campo | IP 67 | Para cables de 2 pares | Hasta 100 Mbit/s |
| M12 con codificación X | Para aplicaciones en el campo | IP 67 | Para cables de 4 pares | Hasta 10 Gbit/s |
Con respecto a los conectores enchufables configurables en campo, el enfoque principal debe ser garantizar que el proceso de conexión sea lo más fácil posible y se realice sin el uso de herramientas especiales cuando sea posible. Además, los conectores de enchufe deben poder conectarse a tantos cables como sea posible. Esto significa que cubren un amplio espectro de secciones y diámetros de conductores, trenzado de conductores y diámetros de cables externos.
Especificación para conectores de enchufe de cable de fibra óptica
Se han establecido los siguientes estándares para conectores enchufables ópticos con respecto a la transmisión de datos de Industrial Ethernet en el sistema PROFINET.
Los requisitos del conector enchufable para cables de fibra óptica:
| Tipo de conector | Clase de conector enchufable | Protection rating | Tipo de fibra |
|---|---|---|---|
| SC-RJ | Para áreas protegidas | IP 20 | Para POF, PCF |
| ST | Para áreas protegidas | IP 20 | Para POF, PCF, pero solo para instalaciones existentes |
| LC DUPLEX | Para áreas protegidas | IP 20 | Para GOF |
¿Desea saber más?
Desde cables PROFINET de 4 u 8 núcleos de la marca ETHERLINE® hasta cables de fibra óptica con variantes POF, PCF o GOF de nuestra gama HITRONIC®, el Grupo LAPP tiene la solución de cableado adecuada para su aplicación PROFINET. A continuación se muestran algunos aspectos destacados de nuestra tienda en línea:
Cables de cobre
Para instalación fija en la red PROFINET® (tipo A): Gracias a su diseño Fast Connect con separador en cruz entre los pares de hilos, el cable Ethernet certificado UL (Cat. 6A) se puede montar muy rápido y al mismo tiempo impresiona por sus excelentes propiedades EMC. Elija entre tres materiales de funda diferentes.
Para aplicaciones robóticas, confíe en nuestro cable Industrial Ethernet, que ha sido desarrollado y probado de acuerdo con el estándar PROFINET uniforme "Tipo R". Las propiedades de cadena portacables, torsión y flexión alterna ahora se combinan en un solo cable. LAPP participó desde el principio en el desarrollo y la estandarización de los requisitos para esta clase de red PROFINET.
ETHERLINE® Cat.5 cables for PROFINET applications
Cables de fibra óptica
El nombre del producto lo dice todo: ¡fibra de vidrio + PROFINET + instalación de edificios en uno! El cable multiconector altamente ignífugo es ideal para armarios de control y cableado estructurado de edificios dentro de redes PROFINET. Los cables individuales tanto en el interior como en el revestimiento exterior convencen por sus materiales libres de halógenos.
¡El nombre del producto significa fibra de vidrio + PROFINET + movimiento permanente en uno! El cable multiconector combina cadenas portacables, torsión y propiedades de flexión alterna, lo que lo hace ideal para aplicaciones en movimiento, vibración o torsión dentro de redes PROFINET. Gracias al aislamiento del cable de PU, el producto es particularmente duradero y robusto.
