ROMANIAConceptul de cablare “Conectează și produci”
Scopul conceptului de “Internet of things” este cel de a conecta dispozitivele şi mijloacele de producţie iar astfel se oferă afacerilor mici posibilitatea de a concura cu competitorii internaţionali mari. Se pun astfel bazele unei structuri de producţie foarte versatile capabilă să execute loturi mici de produse, personalizate în funcţie de solicitarea clienţilor. Flexibilitatea sistemului astfel creat oferă practic posibilitatea producerii, pe aceleaşi mijloace de producţie, a unui număr foarte mare de produse cu caracteristici diferite. Sistemul poate comuta între două produse diferite aproape instantaneu, spre deosebire de sistemele clasice de producţie la care schimbarea produsului final implică oprirea şi remodelarea fluxului de producţie. În anumite cazuri, perioada necesară acestor schimbări este de ordinul zilelor, aducând după sine pierderi financiare datorită lipsei de producţie.
Cu alte cuvinte, Plug & Produce înseamnă o modalitate de producţie flexibilă, adaptată oricăror variaţii impuse de piaţă.
Pentru realizarea acestor deziderate, fabricile inteligente trebuie să aibe o reţea de date mult mai complexă şi completă raportat la realităţile prezentului. Acest lucru a fost constatat de mai multe studii realizate, inclusiv de proiectul Smart FactoryKL, realizat cu ajutorul dat de Grupul Lapp Stuttgart . Asta înseamnă că toate componentele unui lanţ de producţie trebuie să fie conectate în reţea pentru a putea face schimburi de informaţii cu toate celelalte componente incluse în lanţ sau chiar cu reţeaua de Internet. Industry 4.0 este un concept care utilizează reţelele universale pentru a conecta procesele corporatiste de partea de planificare a resurselor intreprinderii ( ERP ) şi de procesele efective de producţie până la nivelul senzorilor şi a elementelor de execuţie. Acesta este singura cale care conectează coerent şi în timp real datele furnizate de la nivelul facilităţilor de producţie la sistemul de control al acesteia, la planificare şi la resursele material necesare.
Au fost foarte multe discuţii şi cercetări de-a lungul a mai mulţi ani asupra a ceea ce este denumită “a patra revoluţie industrială”. Chiar şi aşa, există mai multe lacune în ceea ce priveşte standardizarea şi crearea unor concepte fezabile. Suplimentar cu crearea protocoalelor de comunicaţie, standardizarea implică şi crearea suportului fizic pentru transmiterea informaţiilor. Cablurile de date şi conectorii aferenţi joacă un rol cheie în realizarea unor reţele de date fiabile cu care să poată fi interconectate toate elementele cuprinse în lanţul de producţie , în condiţiile în care vor fi elaborate reguli şi concepte clare de cablare.
Ethernetul a devenit tehnologia predominantă pentru transmiterea pachetelor mari de date. Cerinţele cablurilor de Ethernet utilizate în mediul industrial sunt mult mai ridicate decât cele destinate reţelelor rezidenţiale. Aceste cabluri de Ethernet industrial trebuie să facă faţă solicitărilor diverse care apar în mediul industrial referitoare atât la rata de transmitere a datelor cât şi celor referitoare la robusteţe mecanică sau rezistenţă la temperatură sau agresiune chimică.
O coloană vertebrală, cu o anumită marjă de manevră
Coloana vertebrală este principala structură de susținere a unui sistem. În cazul transmiterii de date, cablurile necesare realizării trunchiului principal reprezintă coloana vertebrală a întregului sistem. Aceasta trebuie să garanteze rate de transfer de date suficient de mari , astfel încât mașinăriile și celelalte componente să poată comunica între ele la nivelul ERP . Sistemele trebuie concepute modular astfel încât elementele componente să poată fi înlocuite, îmbunătăţite sau extinse şi toate aceste manevre trebuie să poată să fie făcute fără complicaţii tehnice. Din acest motiv noi recomandăm utilizarea cablurilor de Ethernet de tip Cat. 6A pentru realizarea trunchiului principal. Aceste cabluri asigură o rată de transfer de până la 10 Gbit/s , rată suficientă pentru extinderea sistemului în viitor , oferind o rezervă suficientă de capabilitate de transfer de date. Uzual, cablurile utilizate pentru trunchiul principal sunt pozate protejat în ţevi sau paturi de cabluri. Pentru componentele aflate în mişcare, pe echipamente mari, care implică necesitatea transferării unor pachete foarte mari de date sunt necesare cabluri speciale care să fie pozate în lanţuri port-cablu. Pentru aceste echipamente, Grupul Lapp a proiectat şi realizat cablurile din familia ETHERLINE® Cat. 6A FD . Aceste cabluri sunt proiectate pentru a garanta rata de transfer de până la 10 Gbit/s în condiţiile mişcărilor repetitive pentru un număr de câteva milioane de cicluri . Aceste cabluri de reţea sunt destinate aplicaţiilor complexe în care pachete mari de date trebuie transferate, de exemplu în cazul camerelor video din aplicaţii industrial.
Aceleaşi reguli trebuie aplicate şi conectorilor destinaţi cablurilor de trunchi de date. Conectorii trebuie să aibe aceaşi capabilitate de transfer, respectiv conform standardului Cat. 6A . Conectorii M12 realizaţi de Grupul Lapp sunt perfect potriviţi pentru aceste aplicaţii fiind imuni la apă sau praf având un grad de protecţie IP67. Pentru atingerea cerinţelor impuse de standardul Cat 6A, conectorii M12 codaţi D au fost recent reconfiguraţi conform versiunii de codare X.
Cabluri de Ethernet Cat.5e cu dimensiuni reduse
În cadrul modulelor de producţie , uzual sunt folosite viteze de transmitere de până la 100 Mbit/s, de obicei suficiente pentru transmiterea pachetelor de date solicitate de modulele I/O descentralizate sau pentru transmiterea semnalelor destinate vizualizării prin sistemele HMI ( Human Machine Interface ).
De aceea, cablurile cu două perechi de conductori torsadaţi de tip Cat 5 sunt cele mai folosite în acest tip de aplicaţii. Protocoalele de internet de tipul PROFINET, ETHERNET/IP sau ETHERCAT sunt frecvent folosite la acest nivel. În foarte multe situaţii spaţiul destinat pozării acestor cabluri către senzori sau elemente de execuţie este restrictiv dimensional, mai ales în cazul perifericelor mici sau extensiilor de PLC amplasate în camp.
Cablurile de Ethernet Cat 5 utilizate în general astăzi necesită mult spaţiu pentru pozare datorită diametrului mare respective datorită razei minime de indoire. Astfel ori maşinăriile trebuie construite mai mari decât este necesar pentru a permite pozarea cablurilor de date disponibile sau nu se respect razele de îndoire specificate de producător şi se periclitează astfel buna funcţionare a cablurilor putîndu-se crea defectarea acestora.
Grupul Lapp a dezvoltat familia de cabluri ETHERLINE® EC pentru acest tip de aplicaţii. Diametrul exterior al acestor cabluri este de numai 5 mm şi sunt permise raze de îndoire de numai 16 mm. Lanţurile port cablu pot fi de asemenea minimizate şi configurate pentru raze minime de îndoire de 40 mm.
Această performanţă este atinsă prin utilizarea unor conductori cu secţiunea de AWG 26 ( 0,13 mmp ) împletiţi într-o structură de stea, ecranaţi de o ţesătură de cupru din liţe cu secţiunea de AWG26. Mantaua exterioară este realizată din poliuretan ceea ce permite utilizarea acestor cabluri în medii contaminate cu ulei sau în zone cu agresiuni mecanice.
Conectorul M8 destinat utilizării cu aceste cabluri este de asemenea extrem de compact şi permite economie de spaţiu, în condiţiile în care ansamblul permite obţinerea unui grad de protecţie IP 67.
Cablurile şi conectorii existenţi pot fi livraţi şi sub formă de soluţii preasamblate personalizate, în funcţie de cerinţele clienţilor.
Conceptul Industry 4.0 devine din ce în ce mai mult o realitate.