En las redes industriales Ethernet, las conexiones robustas y seguras juegan un papel muy importante. Para el cableado Ethernet basado en  RJ45 y M12, Phoenix Contact ofrece componentes industriales así como sistemas de instalación completos.

Con la introducción de Ethernet en las aplicaciones de automatización, la comunicación vertical es ahora posible, desde el nivel de control hasta el nivel de campo. A pesar de la libertad que proporciona un cableado Ethernet, los conectores y cables deben cumplir un largo número de exigencias. Aunque las condiciones ambientales en el nivel de control son, con frecuencia, similares a las de la oficina, la zona de producción está normalmente sujeta a grandes requerimientos de funcionamiento. La humedad, las elevadas variaciones de temperatura, las vibraciones y los golpes son parte integrante de los ambientes industriales.
Por consiguiente, no es suficiente con simplemente distinguir entre componentes de cableado con índice de  protección IP67 e IP20 a la hora de evaluar su idoneidad para las aplicaciones industriales. Se deben considerar aspectos como la robustez de la carcasa del conector, la compensación de tracción, la sujección como protección contra las fuerzas laterales, la resistencia a los aceites y la protección EMC. Además, los conectores de datos utilizados en campo deben permitir la conexión sencilla y segura incluso bajo las condiciones más severas.
El conector RJ45 de 8 polos especificado en la IEC 60603-7 [1]  se ha establecido para el cableado Ethernet y está disponible en las versiones Cat. 5 y Cat. 6 conforme a la norma ISO/IEC 11801:2002 [2]. Phoenix Contact ofrece una gama de producto completa en este campo con índice de protección IP20 para el cableado dentro de los armarios de control y el IP67 para el cableado robusto en campo. El programa incluye conectores con tecnología de conexión rápida, cables preconfeccionados, patch-panels y cajas de interconexión.

Tipología de cables para Ethernet y Profinet
Los cables de cobre simétricos se utilizan en el cableado industrial Ethernet. Los cables de par trenzado con 2 o 4 pares trenzados son los que se utilizan normalmente, que cumplen como mínimo las exigencias de Cat. 5 conforme a la ISO/IEC 11801:2002. Los cables están equipados con una pantalla trenzada y un papel de aluminio protector (cable SF/UTP). En los cables de Cat. 6, los pares de cable también tienen una pantalla con papel de aluminio (cable s/FTP). En la versión de 4 pares trenzados, ambos tipos de cable también se pueden utilizar para Ethernet Gigabit. Para el cableado Profinet,  se han especificado los cables de 4 hilos en estrella con una sección de conductor de 22 AWG, que también cumple las exigencias de Cat. 5.

 

 

 

 

 

 

Estructuras de cable para Ethernet y Profinet.

Conectores para Profinet
Phoenix Contact ha liderado, dentro de la organización de usuarios Profinet (PNO), la especificación de un nuevo conector RJ 45 con índice de protección IP67 con sistema de cierre llamado push- pull, apto para de redes Ethernet basadas en Profinet [3]. El uso del conector, disponible en versión metálica o plástica, está recomendada  entre otros por el AIDA (Iniciativa de Automatización para los fabricantes de automóviles alemanes) para el cableado Profinet en sus sistemas de producción.
Para el cableado Ethernet en IP67, el conector M12 se puede utilizar como una alternativa al RJ45. El conector M12 con codificación  D ya ha sido definido para Ethernet Industrial en su versión de 4 polos conforme a la norma IEC 61076-2-101-am1 (correción 1) [4]. Además del conector RJ45 con cierre push- pull, la PNO también ha especificado la versión M12 para el cableado Profinet. A parte de ser IP67, el conector M12, ya establecido en el campo del sensor/actuador y cableado de bus de campo, se caracteriza por tener dimensiones compactas y un gran comportamiento ante vibraciones. Sin embargo,  no todas las versiones son apropiadas para el uso en redes Ethernet,  donde las propiedades de transmisión deben cumplir como minimo la Cat. 5 según la ISO/IEC 11801:2002.
Los componentes M12 de Phoenix Contact para Ethernet Industrial han sido especialmente desarrollados para cumplir estas exigencias  y de este forma ofrecer un elevado nivel de fiabilidad para la aplicación.

Conector de 8 polos para Ethernet Gigabit
Para el estándar Fast Ethernet 100BaseT, que soporta una velocidad de transmisión de 100 Mbps, se utiliza un par de conductores para enviar y un par para recibir. Aquí son suficientes los conectores de 4 polos. Si se precisan velocidades de transmisión más elevadas, se deben utilizar conectores de 8 polos, que por ej. soporten el uso de Ethernet Gigabit (1000Base-T) con una velocidad de transmisión de  1000 Mbps. Las velocidades de transmisión de Cat. 5 según la ISO/IEC 11801:2002 también cumplen los requerimientos de Ethernet Gigabit. El cableado M12 en 8 polos para este  cableado Ethernet es de codificación A, que es el viene siendo habitual en el cableado de sensores y actuadores.
Para el cableado Ethernet basado en M12, Phoenix Contact ofrece componentes de 4 y 8 polos apantallados según Cat. 5: conectores, cables preconfeccionados, pasamuros del armario de control, y conexiones PCB para el montaje sobre placa de circuito impreso. Con la tecnología de conexión rápida Quickon, el conector se puede montar sin necesidad de herramientas especiales incluso bajo las condiciones industriales más severas.  Los cables preconfeccionados y pasamuros con conector M12, conector RJ45 y combinados permiten el uso de ambos interfaces en una red.

 

 

 

 

 

 

 

Figura 3. Una conexión rápida in situ a través de la conexión rápida Quickon.

Conexión rápida con Quickon
Los conectores Quickon M12 y RJ 45 de Phoenix Contact están equipados con la misma tecnología de conexión rápida, lo cual significa que ambos conectores se pueden usar fácilmente en paralelo dentro de la misma instalación. Tanto los conectores M12 como los RJ 45 de la gama Quickon cumplen los requerimientos de la Cat. 5 conforme a la ISO/IEC 11801:2002, son apantalladosy están disponibles en las versiones de 8 y 4 polos. Permiten cablear AWG 26 y 22 tanto para conductores rígidos como flexibles, lo cual significa que se pueden utilizar para todas las transmisiones de Ethernet industrial, en sistemas de bus de campo basados en Ethernet, tales como Profinet y Ethernet/IP, así como en redes Ethernet Gigabit.
Los conductores son conducidos a través de los canales de entrada del soporte, y los extremos de los conductores se cortan para nivelarse entre sí. Estos son presionados sobre las cuchillas cuando se cierra el soporte. De esta forma se establece la conexión.

Referencias

[1] IEC 60603-7:1996-11 conectores para frecuencias por debajo de los 3 MHz para uso con tarjetas de circuito impreso – Parte 7: especificación detallada para conectores, 8 vías, incluyendo conectores libres y fijos con propiedades comunes de unión, con calidad evaluada. Ginebra/Suiza: Oficina Central de la Comisión Internacional de Electrotécnica.

[2] ISO/IEC 11801:2002-09 Tecnología de la Información – cableado genérico para instalaciones de clientes. Ginebra/Suiza: Oficina Central de la Comisión Internacional de Electrotécnica.

[3] www.phoenixcontact.de/industriestecker/216_6500

[4] IEC 61076-2-101-am1:2006-02   Corrección 1 – conectores para equipamiento electrónico – parte 2-101: conectores circulares – Especificación detallada para conectores circulares M8 con conexión roscada o snap-in, M12 con conexión roscada para aplicaciones de baja tensión. Ginebra/Suiza: Oficina Central de la Comisión Internacional de Electrotécnica.

Autor:

Eva Andueza, Jefe de Producto de Phoenix Contact, S.A.

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