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Cavi Profibus / Profinet dedicati per l'automazione industriale

2020-07-28

Cavi Profibus / Profinet dedicati per l'automazione industriale

Cavi profibus / profinet

Assieme alla crescente automazione industriale, le reti di comunicazione stanno diventando un elemento indispensabile per il funzionamento di un numero crescente di aziende. Sempre più spesso il ruolo degli esseri umani è limitato alla supervisione, all'ispezione e alla manutenzione dei dispositivi che funzionano automaticamente. I compiti assegnati alle reti industriali in relazione alla trasmissione dei dati sono molto più impegnativi di quanto avvenga nelle reti standard. Le reti industriali operano sia con piccole, che grandi quantità di dati, e il loro compito principale è quello di garantire la comunicazione su più livelli in un tempo relativamente breve. Queste reti sono spesso costituite da molti dispositivi di rete che non vediamo, ma costituiscono parte integrante dell'infrastruttura.

Come scegliere il cavo per una rete industriale?

Nell'articolo ci concentreremo principalmente sui cavi, sulle loro proprietà e caratteristiche; ma prima di passare alle caratteristiche dei cavi, è necessario avvicinare la tematica delle reti di comunicazione, ampiamente utilizzate negli stabilimenti di produzione. Chiunque abbia avuto a che fare con questi cavi, conoscerà sicuramente i nomi Profinet o Profibus, pertanto presenteremo le caratteristiche di queste reti e il loro funzionamento.

Cavi profinet per reti industriali

Profinet è un'abbreviazione utilizzata colloquialmente per definire la rete Process Field Net, null'altro che una rete di comunicazione basata sullo standard Industrial Ethernet, ossia lo standard Ethernet industriale. Il protocollo Profinet consente la gestione di 256 dispositivi, utilizzando soluzioni di comunicazione come: IRT (Isocronous real-time), comunicazione isosincrona in tempo reale, RT (real-time) comunicazione in tempo reale e TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), protocollo di controllo della trasmissione. La scelta del canale di comunicazione spesso è determinata dall'utilizzo della rete in futuro. Il modello di rete Profinet più semplice è costituito da almeno un controller I/O, che funge da controller responsabile dell'elaborazione dei dati, una stazione I/O-device e un dispositivo IO-device, che invia i dati al controller I/O.

Scopri i cavi Profinet

Cavi Profibus per reti industriali

Profibus è l'acronimo di Process Field Bus e rappresenta uno standard di rete in tempo reale che consente la gestione di 127 dispositivi. La comunicazione si basa sulla relazione master/slave, in cui master è il dispositivo di livello superiore, che decide se abilitare o disabilitare il dispositivo di livello inferiore, detto "slave". Questo principio di funzionamento, anche se apparentemente semplice, richiede una progettazione precisa del funzionamento dei dispositivi in determinati intervalli di tempo. Il compito principale della rete è quello di inviare efficacemente un gran numero di brevi messaggi, riducendo al minimo il tempo necessario per il loro invio. Lo standard Profibus può essere suddiviso in Profibus PA (Process Automation), Profibus DP (Decentralized Peripheral) e Profibus FMS (Fieldbus Message Specification). La rete Profibus utilizza la fibra ottica o l'interfaccia RS485 come elemento per la trasmissione del segnale.

Scopri i cavi Profibus

Scelta dei cavi per le reti industriali

Il prerequisito per una rete industriale correttamente funzionante non è solo la scelta di un cavo appropriato, ma anche la sua corretta posa. Tra le altre cose è importante ricordare di ridurre al minimo l'impatto delle interferenze elettromagnetiche, mantenendo una distanza di sicurezza adeguata tra i cavi di alimentazione e di potenza e i cavi di rete Profinet e Profibus, nonché mediante una loro protezione adeguata. Inoltre è imperativo eliminare il rischio di interruzione o di danni meccanici dei cavi, ad es. utilizzando dei canali portacavi o calze protettive. La scelta della protezione appropriata per i cavi e i conduttori è spesso determinata dall'ambiente in cui questi verranno utilizzati. Pertanto è necessario adeguare le protezioni alle condizioni prevalenti. Nei luoghi in cui la probabilità di danni meccanici è maggiore, vale la pena utilizzare condotti metallici o apposite guide. Non bisogna superare la lunghezza dedicata del cavo nei rispettivi segmenti e il numero di dispositivi collegati alla rete. Pertanto inoltre è importante mantenere un raggio minimo di piegatura ed evitare di aggrovigliare e incrociare i cavi, se ciò è possibile.

Parametri chiave per la scelta dei cavi:

  • Temperatura di esercizio - le specifiche tecniche dei cavi spesso contengono la temperatura massima e minima di impiego, tenendo conto della posizione del cavo e della modalità di posa, mobile o fissa. Vale la pena di informarsi sulle temperature e prima di scegliere, effettuare delle misurazioni sul luogo di utilizzo. La maggior parte dei cavi disponibili presso la TME possono essere utilizzati nella gamma di temperature da -20 a 70°C.
  • Raggio di piegatura - bisogna ricordare di non superare il raggio massimo di piegatura, ciò può condurre al danneggiamento del conduttore e, di conseguenza, ad un arresto permanente della trasmissione dei dati.
  • Materiale della guaina - è uno dei parametri chiave che determinano le proprietà e la resistenza dei cavi. Una scelta appropriata del materiale della guaina esterna consentirà di proteggere il cavo da eventuali danni meccanici, dovuti al contatto con sostanze chimiche, agenti atmosferici, in caso di applicazioni esterne, nonché proteggerà l'impianto contro la diffusione delle fiamme. Vale la pena di prendere in considerazione materiali isolanti privi di alogeni, che non contengono nella loro struttura elementi quali cloro, bromo, iodio o fluoro, ossia materiali che in caso di incendio non emettono gas tossici, che rappresentano un pericolo per l'uomo. I materiali isolanti per la guaina esterna più comuni sono: PUR (poliuretano), PVC (cloruro di polivinile), FRNC (Flame retardant, non Corrosive), LZSH (low smoke zero halogen), ossia un materiale che non produce gas nocivi durante la combustione.
  • Struttura della schermatura - svolge la funzione di protezione diretta del segnale contro le interferenze esterne, dovute alla vicinanza di dispositivi funzionanti, alla vicinanza di altri cavi, spesso di alimentazione, che influiscono sulla qualità del segnale trasmesso. La schermatura può interessare sia i cavi, che i singoli conduttori attorcigliati a coppie. Tra le schermature comunemente disponibili vi sono le trecce di fili di rame, ulteriormente placcati in argento o placcati stagno, così come pellicole di alluminio, spesso ulteriormente rinforzate con un film di materiale plastico. Per aumentare l'efficacia della protezione contro le interferenze elettromagnetiche, spesso vengono utilizzate più schermature contemporaneamente.
  • Le categorie dei cavi di rete determinano la larghezza di banda di trasmissione dati e la velocità di trasmissione. Ciascuna categoria è caratterizzata da un intervallo specifico di proprietà elencate. Ad esempio i cavi in rame della categoria 7 (Cat 7) consentono la trasmissione di dati nella banda da 1 a 600 MHz, a velocità fino a 10 Gb/s; mentre i cavi comunemente utilizzati della Cat 5e consentono una trasmissione dati nella banda da 1 a 100 MHz, a velocità 1 Gb/s.
  • Tra i restanti parametri altrettanto importanti possiamo citare: il numero, la sezione trasversale dei conduttori e il diametro esterno del cavo, che svolgono un ruolo significativo nei luoghi confinati e difficili da raggiungere, a seconda del numero e della sezione trasversale dei conduttori, della schermatura utilizzata o del materiale della guaina esterna.

Nell'offerta della TME sono disponibili molti cavi dedicati per le reti di comunicazione industriale. Si tratta di prodotti di società riconosciute sul mercato, ad esempio: LappKabel, Helukabel, Harting, Igus o Belden. I cavi sono parametrizzati e contengono le informazioni necessarie per consentirne il confronto e l'identificazione.

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