Vodiče profibus / profinet určené pre priemyselnú automatizáciu

2020-07-28

Vodiče profibus / profinet určené pre priemyselnú automatizáciu

Vodiče profibus / profinet

Spolu s postupujúcou automatizáciou priemyslu sa komunikačné siete stávajú neoddeliteľnou súčasťou fungovania stále väčšieho počtu firiem. Čoraz častejšie sa úloha človeka obmedzuje na dozor, kontrolu a servis automatických prístrojov. Úlohy kladené pri prenose dát na priemyselné siete sú oveľa náročnejšie ako to je napríklad v prípade štandardných sietí. Priemyselné siete pracujú rovnako s malým aj veľkým množstvom dát a ich hlavnou úlohou je zaistenie komunikácie na mnohých úrovniach v relatívne krátkom čase. Tieto siete pozostávajú z mnohých sieťových zariadení, ktoré často nevidíme, no predstavujú neoddeliteľný prvok celej infraštruktúry.

Ako vybrať vodič pre priemyselnú sieť?

V tomto článku sa sústredíme predovšetkým na vodiče, ich vlastnosti a parametre, no kým prejdeme k samotnej charakteristike vodičov, priblížime si problematiku komunikačných sietí, ktoré sa bežne využívajú vo výrobných podnikoch. Každý, kto s nimi mal do činenia, sa určite stretol s takými názvami ako Profinet alebo Profibus, skúsme si teda predstaviť charakteristiku týchto sietí a spôsob ich fungovania.

Vodiče Profinet pre priemyselné siete

Profinet je bežne používaná skratka spojenia Process Field Net a nejde o nič iné ako komunikačnú sieť na báze štandardu Industrial Ethernet, teda priemyselného Ethernetu. Profinet umožňuje obsluhovať 256 zariadení a využíva také komunikačné kanály ako IRT (Isochronous real-time), izochrónnu komunikáciu v reálnom čase, RT (real-time) komunikáciu v reálnom čase a TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), protokol riadenia prenosu. O výbere vhodného komunikačného kanála často rozhoduje spôsob budúceho využitia siete. Najjednoduchší model siete Profinet tvorí minimálne jeden IO Controller, ktorého úlohou je riadenie a je zodpovedný za spracovanie dát, stanica IO-device a jeden IO-device – zariadenie odosielajúce dáta do IO Controller.

ETH-2170891

Zobraziť vodiče profinet

Vodiče Profibus pre priemyselné siete

Profibus je skratka z Process Field Bus a ide o štandard siete reálneho času umožňujúci obsluhu 127 zariadení. Komunikácia je postavená na vzťahu master/slave, pričom master je nadradené zariadenie a rozhoduje o zapnutí alebo vypnutí podriadeného zariadenia „slave”. Aj keď sa môže zdať princíp činnosti naoko jednoduchý, vyžaduje si precízne navrhnutý chod zariadení v konkrétnych časových intervaloch. Hlavnou úlohou siete je efektívne odosielať veľké množstvo krátkych hlásení minimalizujúc čas potrebný na ich odosielanie. Všeobecne chápaný štandard Profibus môžeme rozdeliť na Profibus PA (Process Automation), Profibus DP (Decentralized Peripheral) a Profibus FMS (Fieldbus Message Specification). Sieť Profibus využíva optiku alebo rozhranie RS485 ako prvok na prenos signálu.

PROFIBUS-L2-IN-GY

Zobraziť vodiče profibus

Výber vodičov pre priemyselné siete

Podmienkou pre správne fungujúcu priemyselnú sieť nie je iba samotný výber vhodnej kabeláže, ale aj jej správne rozmiestnenie. Okrem iného treba pamätať aj na minimalizáciu vplyvu elektromagnetického rušenia zachovaním vhodnej, bezpečnej vzdialenosti medzi silovými, napájacími káblami a vodičmi siete Profinet a Profibus, ale aj na ich správnu ochranu. Jednoznačne treba tiež eliminovať riziko pretrhnutia alebo mechanického poškodenia vodičov, napríklad použitím káblového žľabu ochranných opletov. Výber vhodnej ochrany káblov a vodičov je často determinovaný prostredím, v ktorom majú pracovať. Preto je potrebné prispôsobiť toto zabezpečenie daným podmienkam. Na miestach, kde je pravdepodobnosť mechanického poškodenia najväčšia, je potrebné použiť kovové žľaby alebo reťaze. Netreba tiež prekračovať odporúčanú dĺžku kábla v daných segmentoch ani počet zariadení pripojených k sieti. Dôležité je zachovať minimálny ohybu a ak to situácia umožňuje – vyhnúť sa zapleteniu a kríženiu vodičov.

Kľúčové parametre pri výbere vodičov:

Pracovná teplota – technické špecifikácie vodičov často uvádzajú maximálnu a minimálnu pracovná teplotu, pričom zohľadňujú umiestnenie vodiča a pohyblivý alebo pevný prevádzkový režim. Treba tiež poznať teplotu prostredia a pred výberom zmerať teplotu prevádzkového miesta. Väčšina vodičov dostupných v TME je dostupná v rozsahu od -20 do 70°C.
Polomer ohybu – je potrebné pamätať na to, aby sme neprekračovali maximálny polomer ohybu, čo by viedlo k poškodeniu žily a následne k trvalému zastaveniu dátového prenosu.
Materiál izolácie – je jedným z kľúčových parametrov rozhodujúcich o vlastnostiach a odolnosti vodičov. Správne vybraný materiál vonkajšej izolácie chráni vodič pred mechanickým poškodením, chemickými látkami, atmosférickými vplyvmi pri použití v exteriéri, a rovnako chráni sieť nešírením plameňa. Do úvahy treba vziať bezhalogénové materiály, ktoré vo svojej štruktúre neobsahujú také prvky ako chlór, bróm, jód alebo fluór, teda materiály, ktoré pri požiari nevylučujú pre človeka rizikové toxické plyny. Najčastejšie používanými materiálmi vonkajšej izolácie sú PUR (polyuretán), PVC (polyvinylchlorid), FRNC (Flame ratardant non Corrosive), LSZH (low smoke zero halogen), teda materiál nevylučujúci škodlivé plyny.
Tienenie – predstavuje priamu ochranu signálu proti vonkajšiemu rušeniu, blízkosti iných vodičov, často napájacích, ktoré ovplyvňujú kvalitu odosielaného signálu. Tienené môžu byť samotné vodiče, ako aj žily krútené v pároch. Medzi bežne používané tienenia sa počíta opletenie z medených drôtov, dodatočne striebrené alebo cínované, prípadne hliníková fólia, ktorá je často spevnená umelohmotnou vrstvou. Pre zvýšenie účinnosti ochrany pred elektromagnetickým rušením sa pomerne často používa niekoľko tienení súčasne.
Kategória sieťových káblov, pretože tá determinuje pásmo dátového prenosu a rýchlosť prenosu. Každá z kategórií sa vyznačuje konkrétnym rozsahom uvedených parametrov. Napríklad: medené káble kategórie 7 (Cat 7) zabezpečujú prenos dát v pásme od 1 do 600 MHz, s rýchlosťami do 10 Gb/s, všeobecne používané vodiče Cat 5e prenášajú dáta v pásme od 1 do100 MHz, s rýchlosťou 1 Gb/s.
K ostatným rovnako dôležitým parametrom patrí počet žíl, prierez jadra a vonkajší priemer vodiča, ktorý zohráva významnú úlohu v prípade úzkych, ťažko dostupných miest, závisí od počtu žíl a ich prierezu, použitého tienenia alebo materiálu vonkajšej izolácie.

V ponuke TME nájdete aj mnoho vodičov určených pre priemyselné komunikačné siete. Sú to produkty takých známych značiek na trhu ako: LappKabel, Helukabel, Harting, Igus alebo Belden. Vodiče sú parametrizované a uvedené informácie umožňujú ich identifikáciu a porovnanie.