64 подписчика

Основные соединители для ETHERNET - сегодня и завтра

18 июля 202218 июл 2022

10 мин

Оглавление

RJ45
КРУГЛЫЕ СОЕДИНИТЕЛИ M8 и M12
IX INDUSTRIAL®

RJ45

Возможно, самым известным и в то же время самым часто используемым соединителем Ethernet в мире является Registered Jack 45 - RJ45. Многие люди знают его как соединитель для локальной сети, который применяется в офисах. Изначально разработанный для телекоммуникации, RJ45 стал абсолютным лидером по применению для связи по протоколу TCP/IP и реже - для взаимодействия PROFINET и по другим промышленным протоколам Ethernet. Несомненно, что благодаря своей характерной форме, этот соединитель является одним из самых узнаваемых и широко применяемых в мире стандартов. Тем не менее, сразу понятно, что данная конструкция никогда не могла предназначаться для применения в промышленных условиях. Хрупкая пластмассовая защелка легко ломается, а контакты не обладают достаточной устойчивостью к ударным нагрузкам и вибрации. Ограничена скорость и надежность передачи данных, поскольку контакты отдельных пар проводов кабеля в соединителе не имеют экранирования друг от друга. Компания HARTING стала первым поставщиком, разработавшим вариант RJ Industrial® для автоматизации, который подходит для промышленного применения и не требует инструментов при сборке. Среди его основных характеристик: экранирование на 360 градусов, система компенсации натяжения кабеля, а также значительно более прочная и защищенная защелка.

Данное оптимизированное исполнение RJ45, гарантирующее степень защиты IP20, множество раз применялось в жестких промышленных условиях, а так же в офисных сетях, кабельных системах внутри зданий, в центрах обработки данных и в шкафах управления. Когда необходимо использование RJ45 в среде с более жесткими требованиями, он может устанавливаться в защитные кожухи в соответствии с назначением. При этом технология соединения остается неизменной. Наглядными примерами являются соединители варианта 4, которые используются в базовых станциях мобильной связи, камерах видеонаблюдения, наружных беспроводных локальных сетях или в кабельных системах промышленных зданий.

Как и вариант 14 большего размера, он обеспечивает степень защиты IP 65/67, оснащается кожухом из литого под давлением цинка и часто используется на предприятиях автомобилестроения, в частности, для подключения роботов. Кроме того, данное исполнение кожуха RJ45 соответствует спецификациям AIDA, что гарантирует быструю замену кабельных узлов. В области машиностроения и на промышленных предприятиях применяются варианты на базе соединителя RJ - Han® 3A, Han® 3A Hybrid (вариант 5) с линией для передачи тока, универсальный соединитель Han-Modular® или Han® F+B для пищевой промышленности. В последнем случае устанавливаются более высокие требования к степени защиты - IP 69K, поскольку здесь необходима очистка соединителей с помощью устройств высокого давления.

КРУГЛЫЕ СОЕДИНИТЕЛИ M8 и M12

Вторая хорошо известная конструкция компонента для построения Ethernet - соединений в тяжелых условиях эксплуатации реализована в виде круглых соединителей. В частности, широкое распространение получили соединители M8 и M12. Традиционно они применялись в средах, где присутствуют жидкости, пыль, вибрация, обусловленные электромагнитными полями помехи или иные негативные факторы. Соединители M8 с D-кодировкой и соединители M12 с D- и X-кодировкой используются в кабельных сетях промышленных зданий, для подключения оборудования и агрегатов, а также находят широкое применение в сфере железнодорожного транспорта. Соединители M12, которые оснащаются соединительными системами для сборки на рабочей площадке и механизмом для быстрой фиксации PushPull, набирают все большую популярность за счет своей прочности и компактности. По сравнению с соединителями RJ45, данные решения содержат высокопрочную систему штыревых и гнездовых контактов и надежное винтовое крепление, а также прочный металлический кожух для безотказной работы в жестких промышленных условиях.

IX INDUSTRIAL®

Третьим стандартным и коммерчески доступным исполнением соединителя для Ethernet является компонент ix-Industrial®, который был разработан достаточно недавно. Этот соединитель, который был стандартизирован согласно IEC 61076-3-124 в 2016 году, оснащен системой контактов в промышленном исполнении и представляет собой компактную и одновременно высокоэффективную альтернативу традиционному решению RJ45. Компактность данного соединителя воплощает в себе современный тренд сокращения размеров устройств и компонентов. В наши дни соединители RJ45 по-прежнему находят широкое применение, но они не подходят для некоторых устройств вследствие своего большого размера. Если розетка является самым большим компонентом cовременной промышленной камеры, и для ее размещения требуется больше всего места в устройстве, то нужно что-то менять. Миниатюрный соединитель для Ethernet ix Industrial® может справиться с этой проблемой. Для монтажа ix Industrial® необходимо на 70% меньше свободного места, по сравнению с гнездом RJ45, при этом его эффективное экранирование обеспечивает более высокую пропускную способность до 10 Гбит/с, а металлический фиксатор гарантирует абсолютную прочность. При выборе данного решения в качестве альтернативы традиционным компонентам RJ45 гарантирована безопасность капиталовложений. С 2021 года ix Industrial®, также как ранее RJ45, доступен в исполнении с механизмом PushPull со степенью защиты IP 65/67.

ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРИМЕР

ЧЕТЫРЕХКРАТНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СИСТЕМЫ XTS BECKHOFF ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ HARTING IX INDUSTRIAL®

Задача

Линейная система транспортировки XTS компании Beckhoff разумно сочетает в себе преимущества линейных и вращательных приводов и открывает совершенно новые возможности для автоматизированной транспортировки материалов. Данная система содержит три основных компонента: статический линейный двигатель, параллельный направляющий рельс и непосредственно пассивный транспортер. В процессе движения транспортеров по предусмотренным траекториям согласно заданной схеме перемещения, например, отключение блокировки, зажим, отпускание, торможение и т. д., компьютер должен непрерывно рассчитывать значения времени переключения и силы тока для соответствующих модулей двигателей. Для этого в системе XTS могут применяться три компьютерные платы, каждая из которых ранее оснащалась четырьмя разъемами RJ45, выполняющими функцию портов.

Для управления каждым транспортером требуется один порт. Следовательно, в данной системе может использоваться не более двенадцати транспортеров. Задача: При разработке системы XTS последнего поколения задача Beckhoff состояла в увеличении количества транспортеров. При этом система должна была сохранить свое компактное исполнение.

Решение

В последних версиях системы XTS соединитель HARTING ix Industrial® может служить прекрасной заменой устаревшим соединителям RJ45. Данный компонент для соединения модулей компактнее на 70%, при этом он намного прочнее и оснащен надежным металлическим фиксатором. Несомненными преимуществами данного соединителя являются как бесперебойная передача электропитания по технологии PoE/PoE+, так и надежная фиксация на печатной плате с помощью нескольких винтовых контактов. Соединитель ix, стандартизированный в соответствии с открытым стандартом IEC 61076-3-124, обеспечивает соблюдение набора требований для системы XTS и может применяться в качестве стандартизированного решения.

Соединитель ix Industrial® с применением продуманной концепции экранирования отлично подходит для соблюдения ключевых требований системы XTS: высокая помехоустойчивость и высокая скорость передачи данных. Каждый соединитель HARTING-ix-Industrial® поддерживает два соединения Ethernet для скорости передачи 100 Мбит/с. Реализация указанного решения невозможна при использовании соединителей RJ45. Таким образом, на одной печатной плате может устанавливаться восемь портов вместо четырех, и в каждом порте может функционировать два канала Ethernet, а не один.

СОЕДИНИТЕЛЬ T1 INDUSTRIAL ДЛЯ ОДНОПАРНОГО ETHERNET (SPE): ПОСЛЕДНИЕ ПРЕПЯТСТВИЯ УСТРАНЕНЫ

Следующий этап развития Ethernet в сфере автоматизации можно определить аббревиатурой SPE - Однопарный Ethernet. Это реализация Ethernet-взаимодействия с применением только одной пары медных проводов, которая отлично подходит для построения необходимой инфраструктуры для Ethernet на уровне полевых устройств. Инновационное решение устраняет последние препятствия на пути экономичной интеграции низкоуровневых устройств. Здесь не требуются громоздкие и дорогие кабели с четырьмя или восьмью жилами: тонкие кабели SPE являются высокопроизводительной альтернативой традиционным промышленным шинам. Теперь взаимодействие умных датчиков со всеми уровнями автоматизации, вплоть до облачных систем, может быть реализовано напрямую в унифицированной сети Ethernet с применением системного подхода. Благодаря технологии Однопарного Ethernet (SPE), Промышленный Интернет вещей становится реальностью, а не просто модными словами. Она обеспечивает связь сетей датчиков и исполнительных устройств с облачными сервисами в режиме реального времени. Доступна скорость передачи данных от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с на расстояние до 1000 метров с помощью стандартизированных компонентов. Кроме того, доступна передача электропитания к устройствам мощностью до 50 Вт при использовании стандарта Power over Data Line (PoDL).

С целью определения универсального стандарта для соединителей SPE компания HARTING успешно стандартизировала в соответствии с IEC 63171-6 промышленный соединитель T1 industrial, который рассчитан на скорость передачи данных до 10 Гбит/с с учетом будущих требований. Ключевые требованиями при проектировании стали высокая помехоустойчивость и передача на высоких частотах до 600 МГц. Данный соединитель представляет собой инновационный компонент, в котором контакты расположены параллельно напротив друг друга на печатной плате, что гарантирует равное время передачи сигналов в обоих каналах.

Все это подтверждает перспективность нового решения для SPE с точки зрения соблюдения будущих требований. Важность новых преимуществ этого компактного компонента с поддержкой Gigabit Ethernet и возможностью подключения даже самых миниатюрных датчиков очевидна уже сейчас. А в перспективе интегрированный сбор информации от отдельных компонентов оборудования будет служить важным импульсом для прорывного развития всех сфер промышленной автоматизации.

ВСЕ ДЛЯ ETHERNET

Компания HARTING может предложить не только широкий ассортимент соединителей для передачи данных, адаптированных для промышленного применения. Наша цель состоит в том, чтобы сделать доступными для наших заказчиков готовые и совместимые компоненты для решения широкого спектра задач: от интеграции устройств до построения кабельной инфраструктуры. Доступен ассортимент самых разнообразных компонентов: от соединителей для устройств на печатных платах до проходных блочных кожухов, соединителей и системных кабелей для разнообразных методов установки - для проходного монтажа в панели в шкафах управления, соединительных блоках, распределительных коробках и коммутационных панелях. Кроме того, мы предлагаем индивидуальные и готовые к работе кабельные сборки с соблюдением специальных эксплуатационных требований.

Но даже если из этого разнообразия вам не удалось выбрать подходящего решения, вы можете самостоятельно разработать собственную конфигурацию кабеля, а мы подберем для вас правильную технологию соединения, сочетая стандартные кабели и инструменты. В рамках концепции "Решения компании HARTING для Ethernet", мы также предлагаем Ethernet-коммутаторы для промышленного применения.

Четыре пары, две пары или одна пара... Давайте разбираться!

Существуют различные концепции инфраструктуры для построения сетей Ethernet в промышленных условиях. Основным их отличием является требуемая скорость передачи данных. Для технологии Fast Ethernet (10/100 Мбит/с), которая применяется во многих протоколах Industrial Ethernet, необходимо две пары проводов. Эти кабели, как правило, имеют конфигурацию "четыре провода со звездной скруткой" и относятся к категории Кат. 5. Данная технология соединения обычно реализована на основе соединителей RJ45, которые содержат не более четырех контактов, или соединителей M8/M12 с D-кодировкой. Для технологии Gigabit Ethernet необходимо четыре пары проводов. В ней минимальным требованием является категория Кат. 5, но в настоящее время в основном применяются кабели Кат. 6A с целью поддержки скорости передачи до 10 Гбит/с в будущем. В этой технологии используются соединители RJ45 с восьмью контактами, M12 с X-кодировкой или соединители ix-Industrial.

Более компактная инновационная технология SPE, которая не требует прекращения использования устаревших протоколов на базе шин, представляет собой новое развивающееся инфраструктурное решение для цифровизации полевого уровня. На эту технологию пользователям несомненно стоит обратить внимание.