Технология Ethernet предлагает новые возможности построения сетей в области станко- и машиностроения. Все чаще производственное оборудование переводится на промышленный вариант этого стандарта. Однако во многих случаях системы полевых шин просто заменяются на Industrial Ethernet — без учета возможных последствий для инфраструктуры ИТ.

При решении задач промышленной автоматизации весьма полезно оценить пассивную часть сетевой инфраструктуры, выявив наиболее критичные с точки зрения надежности компоненты, а также определив те условия, которые имеют решающее значение при построении промышленных сетей.

Для лучшего понимания требований к сетям промышленного назначения целесообразно сделать краткий обзор техники, ранее применявшейся в этой области. Промышленная сетевая инфраструктура традиционно делилась на три уровня: администрирование управления, регулирования и уровень исполнительных механизмов/датчиков. Уровень администрирования реализуется главным образом только на крупных автоматизированных предприятиях, в частности, на автомобильных и машиностроительных заводах. Процесс информационного обмена в этой области, как правило, отличается предельной простотой, а сама его реализация на протяжении вот уже ряда лет базируется на принципах, хорошо отработанных в сетях офисного назначения.

Уровень управления присутствует во всех без исключения автоматизированных производствах. Если рассмотреть его особенности, то не составит большого труда установить, что используемая сеть (полевые шины) ориентирована исключительно на систему управления, которая применяется на данном предприятии. На практике такой подход означает наличие жесткой связи между конкретной полевой шиной и подключенными к ней датчиками и исполнительными устройствами.

Как результат, на предприятии скапливается огромное множество систем, из-за чего любая попытка единого (конвергентного) подхода
к инфраструктуре становится абсурдной. Однако в современных условиях наличие прозрачной и пронизывающей все уровни сетевой инфраструктуры является чрезвычайно актуальной задачей. В качестве фундамента построения такого комплекса целесообразно взять оборудование Industrial Ethernet и универсальную кабельную проводку, что гарантирует его применимость в будущем.

Основные принципы подобного подхода были отработаны еще в 90-е годы в процессе развития классической офисной структурированной проводки, отвечающей стандарту DIN EN 50173. При этом базовые технические решения могут в своей расширенной форме использоваться на промышленных предприятиях. Выгода от применения упомянутого европейского стандарта на СКС оказывалась настолько значительной, что господствовавшие тогда нестандартные кабельные решения были очень быстро вытеснены с рынка. Современным промышленным предприятиям требуются сети, которые проектируются и реализуются с учетом положений имеющихся стандартов.

ОТКРЫТОСТЬ ДЛЯ ПРИЛОЖЕНИЙ

Основная идея структурированной проводки — создание универсальной кабельной системы, поддерживающей функционирование большого количества разнообразных приложений и сервисов. Эта идея нашла отражение в стандарте для промышленной области DIN EN 50173-3. Наряду с описанием структуры сети, топологии и той элементной базы, которая применяется для ее построения, документ содержит расширенные требования к условиям окружающей среды промышленного предприятия. Так, стандарт описывает не только хорошо известные классы приложений (от А до F) и категории отдельных компонентов (от 5 до 7), но и впервые вводит так называемые классы окружающей среды (классы MICE от 1 до 3). Привлечение понятий классов MICE дает возможность разработчику перевести типичные условия окружающей среды промышленного предприятия в требования, предъявляемые к используемой элементной базе на уровне блоков и отдельных компонентов.

Из-за сложности и, в некоторых случаях, противоречивости выдвигаемых требований распределение по категориям отдельных компонентов невозможно. Использование концепции MICE в процессе проектирования позволяет гарантировать надежное функционирование компонентов тракта передачи под воздействием основных влияющих факторов окружающей среды. В перечень подобных факторов входят механические, климатические и электромагнитные влияния, а также различные загрязнения.

Рисунок 1. Соединители в промышленном исполнении: нормированный вариант исполнения 4.В соответствии с требованиями, установленными для оборудования промышленного назначения, на базе разъема RJ45 были разработаны штекерный соединитель и соответствующие ему защитные корпуса. Данные изделия на нормативном уровне описаны в стандарте IEC 61076-3-106. Из предложенных первоначально 14 вариантов штекерных соединителей, которые были разработаны для проводки, нормируемой стандартами серии DIN EN 50174, Международная электротехническая комиссия остановила свой выбор на малогабаритном защелкивающемся разъеме (push-pull) с высокой степенью защиты. Данное изделие известно также как «промышленный соединитель в варианте 4» (см. Рисунок 1).

В корпус соединителя может быть установлен не только разъем RJ45, но и оптический соединитель. Соединители для оптической подсистемы позволяют работать с полимерными, кварц-полимерными и обычными кварцевыми световодами. Стандарт предусматривает использование в оптической подсистеме дуплексного оптического соединителя LC, причем для него применяется такой же корпус, что и для разъема RJ45.

СТАВКА НА RJ45 И ОПТИКУ

Ethernet успешно применяется в се-тях промышленного назначения на цеховом уровне и во все большем масштабе начинает проникать на уровень отдельных установок, станков и их узлов. С целью оптимизации данного процесса действующие редакции стандартов полевых шин IEC 61918 и IEC 61784 в перечень разрешенных соединителей включают уже упомянутые разъемы группы IEC 61076-3-106. Эти изделия разрешены для применения в тех ситуациях, когда система автоматизации реализуется на основе Ethernet. В отличие от стандарта DIN EN 50173 они не предусматривают единственного варианта соединителя.

В результате подобной неоднозначности появились четыре нормированных действующими редакциями стандартов вариантов разъема. Но этот подход, скорее, вынужденный, так как присутствующие на рынке поставщики систем управления преследуют собственные интересы и поддерживают массовый выпуск собственной продукции. Иными словами, можно констатировать, что заказчик, который
в качестве основы Industrial Ethernet отдаст предпочтение полевой шине Profinet, в области проводки должен использовать соответствующую ей элементную базу. Точно так же приходится поступать, когда в качестве полевой шины применяется, например, Ethernet/IP. Положительным моментом в подобной, достаточно сложной, ситуации является то, что все варианты новейшего оборудования Industrial Ethernet уже начинают снабжаться специфицированным интерфейсом, с тем чтобы реализация структурированной проводки происходила не зависящим от приложений образом и в соответствии со стандартом DIN EN 50173.

В настоящее время с помощью широко доступных серийных компонентов можно создать среду передачи, полностью прозрачную на всех уровнях промышленного предприятия. При этом подобная среда передачи будет отвечать всем требованиям стандартов и прочих нормативных документов.


Уве Айзенманн — основатель Eisenmann Industrial Marketing Consult.


Концепция модульного соединителя компании BTR Netcom

омпания BTR Netcom разработала собственную модульную концепцию разъемных штекерных соединителей E-DAT Industry, в основу которой положен принцип, широко применяющийся в современном автостроении. В рамках данной концепции пользователю предлагается обширный набор продуктов для медных и оптических трактов, удовлетворяющих различным условиям эксплуатации — как для всего цеха, так и для отдельного станка. Главной целью разработки является создание надежного соединения между сетями производственного назначения и объединяющей их офисной сетью. При этом значительных затрат на адаптацию не требуется, что особенно приветствуется как специалистами по ИТ, так и специалистами в области промышленной автоматизации.

Как утверждается, создатели концепции постарались максимально учесть пожелания конечных пользователей и изготовителей устройств промышленной автоматизации. Основные требования к продукции такого рода следующие: одинаковый форм-фактор для оптических и медных решений независимо от места применения соединителя; минимальные габариты, чтобы установка соединителя не вела к увеличению размера оборудования; интуитивно понятные обслуживающему персоналу сборка и разъединение устройства. Кроме того, при необходимости элементы соединителя должны легко устанавливаться на кабель в полевых условиях и поставляться в составе претерминированных изделий.

Соединители с интерфейсом RJ45 снабжены элементами IDC-контактов, могут устанавливаться на кабель с калибром проводников от AWG26 до AWG 22 и по своим характеристикам соответствуют требованиям Категории 6. Корпус соединителя изготовлен из цинкового сплава методом литья под давлением, чем достигается необходимая степень экранирования в сочетании с высокой механической прочностью. Установка соединителя на кабель не требует применения специального инструмента. Соединитель RJ45 обеспечивает степень защиты IP67, причем он может размещаться в корпусе различной формы в соответствии с различными вариантами Ethernet. Кроме разъема RJ45 в этот же корпус могут быть установлены также соответствующие элементы оптического разъема.


© AWi Verlag

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF