Ethernet прямо к машине

Успех проводки Ethernet в промышленной области весьма показателен и объясняется преимуществами стандартных продуктов. Однако в отношении соединителей совместимость не всегда возможна по причине разной реализации классов защиты. Разъем М12, как и прежде, играет важную роль, хотя используется в промышленности уже в течение десятилетий. Определяющим критерием выбора является адекватность класса защиты.

За 20 лет Ethernet доказал свою пригодность для офисного применения. Сегодня этот протокол успешно используется на уровнях управления и передачи в промышленных сетях. Все более упрочиваются его позиции и на полевом уровне, т. е. в области, близкой к процессам производства, где, однако, предъявляются особые требования к компонентам инфраструктуры. В связи с этим очень важным фактором является класс защиты IP67 (см. Таблицу 1).

Различия между офисной и промышленной средой начинаются уже с проводки. Так, внутриофисные линии должны выполняться с учетом будущих, все более быстрых стандартов Ethernet — 1, 10 Гбит/с или даже 1 Тбит/с. Технический прогресс идет вперед семимильными шагами: длительность цикла составляет от семи до 18 месяцев.

В промышленной области ситуация иная. По преимуществу системы планируются и реализуются на базе имеющихся технологий, срок службы которой рассчитан на гораздо большее время (до десяти лет). До- или переоснащение с целью перехода на новейшие методы передачи не производится практически никогда. Кроме того, большая часть инсталляций подвержена специфическим воздействиям внешней среды: колебаниям температуры, вибрации или накоплению пыли. Наконец, надежные ремонт и обслуживание должны по возможности осуществляться без остановки систем и их частей. При этом обслуживающий персонал должен быть в состоянии проводить необходимые работы самостоятельно, без больших издержек на конфигурирование и программирование.

ТРЕБОВАНИЯ К СЕТЕВЫМ КОМПОНЕНТАМ

Для использования в области промышленности, где воздух насыщен частицами масел, чистящих средств и эмульсий, Открытый сетевой альянс промышленной автоматизации (Industrial Automation Open Networking Alliance, IAONA) в своем «Руководстве по планированию и инсталляции промышленного Ethernet» определил два специальных класса защиты. Так называемый «класс облегченного режима» (Light Duty) включает в себя компоненты, предназначенные для установки в распределительные шкафы. Наряду со специальными критериями в отношении вибраций и стойкости к ударам, а также устойчивости к температуре, устройства должны отвечать требованиям к защите IP20 в соответствии со стандартом EN 60529, т. е. не допускать проникновения твердых тел с минимальным диаметром 12,5 мм. Какая-либо особая сопротивляемость пыли, грязи и влажности не нужна.

Компоненты «класса ужесточенного режима» (Heavy Duty) предназначены для «незащищенного» использования на полевом уровне и поэтому подвергаются всем видам воздействия грубой промышленной среды. Они должны полностью соответствовать классу защиты IP67. Такие устройства могут функционировать в течение некоторого времени даже при погружении в воду.

СОЕДИНИТЕЛИ RJ-45 ПРОТИВ М12

Для подключения сетевых компонентов IP67 к оконечным устройствам на полевом уровне сформировались два альтернативных подхода. С одной стороны, это модифицированный классический разъем RJ-45 из офисной области, которые разные производители реализуют каждый по-своему. О едином стандарте договориться не удалось, и сегодня на рынке предлагаются около десяти различных вариантов разъема, не совместимых друг с другом.

В качестве альтернативы для скоростей передачи до 100 Мбит/с (Fast Ethernet) был протестирован уже доказавший свою работоспособность в промышленной области разъем М12: он выпускается в нескольких вариантах и используется в промышленности уже не один десяток лет. Разъем успешно применяется не только в качестве стандартного соединения датчиков, но и для различных полевых шин. По причине высокой отказоустойчивости М12 особенно широко используется в промышленных приложениях с высокими требованиями к надежности соединений. Еще одно преимущество, по сравнению с решением RJ-45, состоит в заметно меньшем форм-факторе. Нормы совместимости между различными типами разъемов зафиксированы в стандарте IEC 60947-5-2.

В отличие от помещаемых в кожухи и не совместимых между собой разъемов RJ-45 в случае М12 удалось специфицировать единое решение для приложений IP67. Различные комитеты (IAONA, PNO и ODVA) пришли к согласию относительно четырехконтактного варианта с определенным в DKE D-кодированием. Технические параметры и критерии для скорости в 100 Мбит/с описаны в дополнении к стандарту IEC 61076-2-101.

Рисунок 1. Полевой коммутатор Octopus 5TX от Hirschmann из семейства Industrial Ethernet оснащен пятью портами для витой пары под разъем Ethernet на базе М12.

Производители не оставили без внимания этот проект. Так, полевой коммутатор Octopus 5TX из семейства Industrial Ethernet от Hirschmann Electronics, поддерживающий по выбору Ethernet (10BaseT) или Fast Ethernet (10BaseTX), оснащен пятью портами для витой пары под разъем Ethernet на базе М12 (см. Рисунок 1). Устройство отвечает повышенным требованиям в отношении вибрации, ударов и класса защиты IP, поэтому, по утверждению производителя, его можно монтировать непосредственно на корпусе машины без дополнительных мер защиты. Тем самым в полевой области можно сохранить обычную шинную структуру. Благодаря каскадируемости коммутаторов обеспечивается построение децентрализованных структурированных сетей с короткими расстояниями передачи данных до оконечных устройств.

Инго Баумгардт — менеджер по промышленным соединителям направления «Автоматизация и сетевые решения» компании Hirschmann Electronics. С ним можно связаться по адресу: jos@lanline.awi.de.

© AWi Verlag