COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL COM PROFINET
PROFINET é mais do que apenas um protocolo de transmissão de dados baseado na tecnologia Ethernet. É um padrão que estabelece redes de alto desempenho e, como resultado, permite uma automação eficiente em fábricas inteligentes. O PROFINET é obrigatório em um ambiente industrial.
Você gostaria de saber como é a comunicação de dados com PROFINET, quais requisitos você precisa atender e o que você precisa levar em consideração ao selecionar um produto? Podemos responder suas perguntas diretamente no texto abaixo.
Ethernet e PROFINET – facilmente explicado
O que é Ethernet?
Ethernet é uma tecnologia de transmissão de dados para redes com fio e é o padrão para transmissão de pacotes de dados em redes domésticas ou de escritórios (LAN).
Isso significa que os dados são enviados e recebidos via Ethernet. A Ethernet não funciona sem fio como o WiFi, mas é apenas integrada.
A associação comercial IEEE definiu e padronizou este protocolo de rede e a estrutura de seus pacotes com a especificação IEEE 802.3.
A Ethernet forma a tecnologia básica para a maior rede do mundo – a Internet – e, portanto, é o padrão mais usado no mundo.
O que é Ethernet industrial?
No entanto, as propriedades da Ethernet clássica do cabeamento predial não são suficientes para ambientes industriais. Os pacotes de dados devem ser enviados e recebidos de forma confiável em ambientes de escritório. No entanto, atrasos de tempo menores têm impactos significativos aqui.
Ethernet industrial é usada no setor industrial. Com a Ethernet indstrial, agora é possível conectar o mundo do escritório ao mundo da indústria. Isso significa vincular máquinas individuais com o nível de controle, tanto na produção quanto na automação de processos. A Ethernet industrial permite que pacotes de dados sejam enviados e recebidos no exato momento necessário. Isso ocorre porque em sistemas de automação com requisitos rígidos de tempo real, atrasos de pacotes são simplesmente inaceitáveis e causam sérios conflitos.
Além disso, as condições ambientais no setor industrial são muito mais exigentes do que nos escritórios. Na produção, altas temperaturas e umidade muitas vezes podem ser contadas com óleo. Os altos requisitos dinâmicos também devem ser atendidos onde os cabos são constantemente movidos. Os componentes utilizados devem ser suficientemente robustos para funcionar aqui de forma permanente e confiável.
Todo o sistema também deve ser tão simples de usar que possa ser planejado, instalado e mantido por não especialistas em TI, ou seja, engenheiros de automação.
E como o PROFINET se encaixa?
PROFINET (Process Field Network) é um padrão de transmissão de dados baseado no protocolo Industrial Ethernet. É um sistema de comunicação especial que é ideal para uso em redes industriais e é um player líder na Europa.
O PROFINET é adequado para todas as tecnologias de automação e pode ser usado em qualquer indústria.
Enquanto a Ethernet Industrial rege apenas os requisitos do protocolo de transmissão de dados, o padrão PROFINET descreve mais do que apenas a transmissão de dados. O padrão também inclui declarações sobre o design e a cor permitidos das isolações do condutor e capa externas do cabo, define as faces do conector do plugue e muito mais.
Aliás, o PROFINET não deve ser confundido com o muito semelhante PROFIBUS, o protocolo padrão para comunicação Fieldbus.
PROFINET – Geração e padronização
O sistema Ethernet industrial PROFINET foi desenvolvido pela Siemens AG juntamente com a PROFIBUS & PROFINET User Organization (PNO). Esta organização de usuários agora está ativa em todo o mundo e tem centenas de membros.
A LAPP também desempenha um papel ativo nos respectivos grupos de trabalho.
O sistema PROFINET é especificado internacionalmente na IEC 61918 'Redes de comunicação industrial – Instalação de redes de comunicação em instalações industriais' para cabeamento dentro e entre ilhas de automação e/ou ilhas de produção. A infraestrutura específica para soluções de cabeamento e conexão PROFINET é padronizada por sua vez na IEC 61784-5-3. Isso se aplica a meios de transmissão baseados em cobre e fibra óptica e transmissão sem fio. A 'Diretriz de Tecnologia de Cabeamento e Interconexão PROFINET' é criada por um grupo de trabalho dentro do PNO. Esta diretriz reflete IEC 61784-5-3.
Quais benefícios o PROFINET oferece?
A PROFINET combina os benefícios de muitos outros padrões de protocolo:
- 100% compatibilidade Ethernet
- Flexibilidade em termos de funcionalidade graças ao design modular de acordo com as classes de conformidade
- Interoperabilidade de componentes compatíveis com PROFINET graças à padronização
- Sistemas facilmente expansíveis
- Fácil integração de sistemas Fieldbus
- Sistemas altamente disponíveis
- Baixa exigência de manutenção da rede
- Conceitos de segurança e diagnóstico testados e aprovados
- Comunicação escalonável em tempo real
- Componentes com certificação garantem um alto nível de confiabilidade do sistema
Quais variantes PROFINET estão disponíveis?
O sistema PROFINET mais popular é o PROFINET IO (entrada/saída) de 2006. O sistema de comunicação PROFINET IO tem um design modular e pode ser configurado em várias variantes. O escopo variado de funções permite que uma rede corporativa seja projetada de várias maneiras. Como todo sistema de automação define seus próprios requisitos para transmissão de dados, o operador do sistema decide qual funcionalidade é necessária com base nas chamadas classes de conformidade.
Quais são as diferentes classes de conformidade que o PROFINET oferece?
As possíveis aplicações são divididas em quatro classes de conformidade, que determinam, por exemplo, os tipos de dispositivos a serem utilizados (controlador, dispositivo, supervisor), o meio de transmissão utilizado e o tipo de comunicação. Isso garante que os componentes de uma classe sejam sempre compatíveis e atendam aos requisitos necessários. Uma classe complementa o escopo funcional da classe abaixo com outras funcionalidades.
Visão geral das classes de conformidade:
| Classe de Conformidade | Meio de transmissão usado | Possíveis tipos de uso | Exemplos de escopo de função |
|---|---|---|---|
| CC-A | Condutor de cobre Cabos de fibra óptica Wireless | Para redes de infraestrutura e automação predial | • Comunicação cíclica em tempo real via RT • Comunicação acíclica via TCP/IP |
| CC-B | Condutores de cobre e cabos de fibra ótica | Para automação de fábrica e processos | • Detecção de vizinhança LLDP • Diagnóstico de rede via SNMP • Comunicação redundante através de dois controladores IO |
| CC-C | Condutores de cobre e cabos de fibra ótica | Para aplicações de controle de movimento | • Comunicação síncrona ISO via IRT para sincronização de relógio • Reserva de largura de banda |
| CC-D | Condutores de cobre e cabos de fibra ótica | Para várias aplicações | • Escopo de funções semelhantes ao CC-C, mas as ações são executadas usando padrões de rede sensíveis ao tempo (TSN) |
Como é feito o cabeamento na rede PROFINET?
A diretriz PROFINET especifica a estrutura, bem como as propriedades mecânicas e elétricas de cabos de cobre, cabos híbridos de cobre e cabos de fibra ótica que podem ser usados em redes PROFINET. Dependendo do tipo de cabo, isso também inclui requisitos relativos
- marcação de cabos,
- cores de identificação do núcleo,
- tipo de blindagem,
- cor da bainha externa,
- valores de resistência,
- valores de atenuação,
- faixas de frequência,
- resistência à temperatura,
- retardador de chama e muito mais.
Quais cabos são adequados para PROFINET?
Conectores de especificação para cabos de cobre
Quatro tipos de cabos foram definidos para cabos de cobre, para cabos de 2 e 4 pares.
Requisitos para cabos de cobre (somente transmissão de sinal) em resumo:
| Tipo de cabo | Instalação | Condutor | Design |
|---|---|---|---|
| Type A |
| Condutor Sólido | 2-pares: AWG22/1 4-pares: min. AWG23/1 |
| Type B |
| Condutor trançado flexível, 7 fios | 2-pares: AWG22/7 4-pares: min. AWG23/7 |
| Type C |
| Fio sólido ou condutor trançado flexível, até 19 fios | 2-pares: AWG22/1 4-pares: min. AWG24/1 ... 19 |
| Type R |
| Fio sólido ou condutor trançado flexível, até 19 fios | 2-pares: AWG22/1 ... 19 |
Além do design de cabo simétrico, o PROFINET também permite designs de cabos híbridos (tipo B e C) como nosso ETHERLINE® Cat.5 FRNC HYBRID (tipo B). Os cabos híbridos contêm núcleos para transmissão de sinal e fonte de alimentação.
Fast Connect para PROFINET
Muitos de nossos cabos de dados PROFINET possuem uma estrutura “Fast Connect” com uma bainha interna especial e um separador cruzado em vez de pares de núcleos blindados (identificados por FC no nome do produto). Isso significa que ao montar o cabo de dados com um conector adequado, não há necessidade de remoção complicada da blindagem do par.
Um sistema Fast Connect é uma solução holística, desde o cabo até a solução do conector até a ferramenta certa.
Com os produtos FC você economiza até 50% do tempo na hora de montar seu cabo de dados. Não só soa bem. Isso é.
Descubra como o sistema Fast Connect é descomplicado e com quanto mais rapidez você pode utilizá-lo para realizar a montagem dos cabos.
Especificação de cabos de fibra óptica
Para cabos de fibra óptica POF, PCF e GOF, foram identificados dois tipos de cabo.
Os requisitos para cabos de fibra óptica (transmissão de sinal óptico) em resumo:
| Tipo de cabo | Instalação | Design | Diâmetro da fibra/casca |
|---|---|---|---|
| Type B |
|
| POF: 980/1000 µm PCF: 200/230 µm GOF monomodo: 9/125 µm GOF multimodo: 50/125 µm ou 62.5/125 µm |
| Type C |
|
| POF: 980/1000 µm PCF: 200/230 µm GOF monomodo: 9/125 µm GOF multimodo: 50/125 µm or 62.5/125 µm |
Tudo no verde?
Aliás, a cor da capa externa dos cabos PROFINET é fixa e é uma característica de identificação bastante clara (pelo menos para cabos tipo A e tipo B): verde RAL6018.
É a escolha preferida para o tipo C e tipo R.
Quais conectores são adequados para PROFINET?
A diretriz PROFINET especifica vários tipos de conectores de encaixe para a tecnologia de conexão - tanto para cabeamento em áreas protegidas, como no armário de controle, onde é necessária uma taxa de proteção mais baixa, quanto para cabeamento no campo com requisitos mais exigentes para sujeira e resistência à umidade conectores de encaixe.
Especificação para conectores de cobre
Dois padrões foram estabelecidos para conectores de cobre com relação à transmissão de dados da Ethernet industrial no sistema PROFINET – RJ45 e M12.
Os requisitos do conector de plugue para cabos de cobre em resumo:
| Tipo de conector | Classe do conector | Grau de Proteção | Quantidade de fios | Taxa de Transmissão |
|---|---|---|---|---|
| RJ45 | Para áreas protegidas | IP20 | Para cabos de 2 e 4 pares | Até 100 Mbit/s Até 10 Gbit/s |
| M12 D-coded | Para aplicações em campo | IP67 | Para cabos de 2 pares | Até 100 Mbit/s |
| M12 X-coded | Para aplicações em campo | IP67 | Para cabos de 4 pares | Até 10 Gbit/s |
Com relação aos conectores configuráveis em campo, o foco principal deve ser garantir que o processo de conexão seja o mais fácil possível e executado sem o uso de ferramentas especiais sempre que possível. Além disso, os conectores de plugue devem ser capazes de conectar o maior número possível de cabos. Isso significa que eles cobrem um amplo espectro de seções transversais e diâmetros de condutores, trançados de condutores e diâmetros de cabos externos.
Especificação para conectores de plugue de cabo de fibra óptica
Os seguintes padrões foram estabelecidos para conectores ópticos com relação à transmissão de dados da Ethernet industrial no sistema PROFINET.
Os requisitos do conector de plugue para cabos de fibra óptica em resumo:
| Tipo de conector | Classe de conector | Grau de Proteção | Tipo da fibra |
|---|---|---|---|
| SC-RJ | Para áreas protegidas | IP 20 | Para POF, PCF |
| ST | Para áreas protegidas | IP 20 | Para POF, PCF, mas apenas para instalações existentes |
| LC DUPLEX | Para áreas protegidas | IP 20 | Para GOF |
Quer mais?
Desde cabos PROFINET de 4 núcleos ou 8 núcleos da marca ETHERLINE® até cabos de fibra ótica com variantes POF, PCF ou GOF da nossa linha HITRONIC®, o Grupo LAPP tem a solução de cabeamento certa para sua aplicação PROFINET. Abaixo estão alguns destaques da nossa loja online:
Cabos de Cobre
Para instalação fixa na rede PROFINET® (tipo A): Graças ao seu design Fast Connect com um separador cruzado entre os pares de fios, o cabo Ethernet com certificação UL (Cat. 6A) pode ser montado muito rapidamente e ao mesmo tempo impressiona com suas excelentes propriedades EMC. Escolha entre três materiais de bainha diferentes.
Para aplicações robóticas, conte com nosso cabo Ethernet Industrial, que foi desenvolvido e testado de acordo com o padrão PROFINET "Type R". Esteira porta cabo, torção e propriedades de flexão alternada agora são combinadas em apenas um cabo. O LAPP esteve envolvido no desenvolvimento e padronização dos requisitos para esta classe de rede PROFINET desde o início.
Cabos ETHERLINE® Cat.5 para aplicações PROFINET
Cabos de fibra óptica
O nome do produto diz tudo: fibra de vidro + PROFINET + instalação predial em um! O cabo breakout altamente retardador de chamas é ideal para gabinetes de controle e cabeamento estruturado em redes PROFINET. Os cabos individuais, tanto dentro quanto fora da bainha, convencem com seus materiais livres de halogênio.
O nome do produto significa fibra de vidro + PROFINET + movimento permanente em um! O cabo breakout combina corrente de cabo, torção e propriedades de flexão alternada, tornando-o ideal para aplicações móveis, vibração ou torção em redes PROFINET. Graças ao isolamento do cabo PU, o produto é particularmente durável e robusto.
