Produktvergleich industrielle Ethernet-Anschlüsse

16. Januar 2020 / Allgemein

In den letzten zehn Jahren haben wir viel über das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) gehört und die zunehmende Anzahl verbundener Geräte und integrierter Systeme, die durch die Sensortechnologie und die Verlagerung von traditionell proprietären und analogen Geräten auf IP-basierte Kommunikation angetrieben werden. Während der Begriff IoT nun ein bisschen passé zu sein scheint, wird der Begriff IIoT (Industrial IoT) heutzutage immer häufiger verwendet, da ähnliche technologische Fortschritte im industriellen Bereich stattfinden und Industrial Ethernet im Vergleich zu herkömmlichen Feldbusprotokollen den ersten Platz für Marktanteile einnimmt.

IIoT vereint eine Reihe industrieller Geräte, die alle über ein gemeinsames Ethernet-Protokoll kommunizieren und den Informationsaustausch über mehrere industrielle Systeme hinweg ermöglichen: Von den I/O-Modulen auf den Maschinen über speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) bis hin zu den Systemen, die alles analysieren und bewältigen. Steckverbinder in dieser Umgebung müssen den härtesten mechanischen Faktoren (Vibration, Kraft und Stoß), dem Potenzial eindringender Fremdkörper (Staub und Flüssigkeiten), dem Klima und Chemikalien (Temperatur, Strahlung und Schadstoffe) sowie elektromagnetischen Störungen standhalten. Diese Faktoren bestimmen standardbasierte M.I.C.E. Parameter zur Klassifizierung von Komponenten in einem industriellen Netzwerk.

Während industrielle Ethernet-Steckverbinder strengeren M.I.C.E. Parametern entsprechen müssen, können die verschiedenen verfügbaren Steckverbindertypen einige Verwirrung stiften, von RJ-45-Steckverbindern in Industriequalität und einer ganzen Reihe von M-Serie-Verriegelungsgewindeanschlüssen für Anwendungen in der Fabrikautomation bis hin zu neuen kompakten Designs auf Sensor- und Geräteebene für aufkommende industrielle Ethernet-Anwendungen. Wir dachten also, vielleicht wäre eine Zusammenfassung der Industriesteckverbinder eine gute Idee.

Die weniger bekannten Ms

Es sind mehrere Steckverbinder der M-Serie verfügbar, die in verschiedenen Pin-Anzahlen für eine Reihe von Signal- und Stromversorgungsanwendungen in Industrieumgebungen erhältlich sind. Versionen mit niedrigerer Pin-Anzahl werden normalerweise für herkömmliche Nicht-Ethernet-Anwendungen wie Feldbus und Profibus verwendet. Zur Unterstützung von industriellem Ethernet sind mindestens 4 Leiter für 100 und 1000-Mbps-Anwendungen mit niedrigerer Geschwindigkeit und mindestens 8 Leiter für höhere 10-Gbps-Geschwindigkeiten erforderlich.

Wir werden nicht viel Zeit mit diesen Steckverbindern verbringen, da es verschiedene Varianten gibt und die Auswahl auf der spezifischen Ausrüstung und Anwendung basiert. Zum Beispiel gibt es den M5 mit kleinem Profil, der für Miniatursensoren in engen Räumen wie Fahrzeugsteuerungssystemen, Roboterarmen, Automatisierungskameras und anderen Geräten verwendet wird. Es gibt auch verschiedene andere Steckverbinder der M-Serie wie die M16, M17, M23, M40 und M58 und mehr.

Die Ms, die es draufhaben

In Bezug auf Industrial Ethernet sind M12- und M8-Steckverbinder bei weitem die beliebtesten und universell einsetzbaren Steckverbinder für industrielle Steuerungssysteme. Sie sind in verschiedenen Pin-Zahlen mit den für Ethernet erforderlichen 4- oder 8-Pin-Varianten erhältlich und können mit Kabeln der Kategorie Twisted Pair von Kategorie 5e bis zu vollständig geschirmten Kabeln der Kategorie 7A verwendet werden.

Die Codierung kann verwirrend sein. M12-Steckverbinder sind in der Regel als A, B, C, D oder X codiert. A-codierte M12-Steckverbinder, die hauptsächlich für Sensoren und Aktoren verwendet werden, unterstützen 1-Gbps-Ethernet, B-codierte Steckverbinder werden für Profibus-Anwendungen und C-codierte Steckverbinder für Wechselstrom eingesetzt. Bei Industriellem Ethernet unterstützt 4-Pin D-Coding 100-Mbps-Ethernet. X-codierte Steckverbinder mit 8-Pin-Anzahl und hervorragender Abschirmung gewinnen jedoch an Bedeutung, da sie in Verbindung mit Kabeln der Kategorie 6A oder höher Ethernet mit einer höheren Geschwindigkeit von bis zu 10 Gbps unterstützen können. Wenn es um PoE geht, kann der 4-polige M12 PoE vom Typ 1 unterstützen, während der 8-polige M12 für Typ 2 und höher erforderlich ist. Falls Sie sich fragen sollten, ja, Fluke Networks bietet sowohl D-codierte als auch X-codierte M12-Testadapter an.

Die M8-Steckverbinder werden hauptsächlich für industrielle Sensoren verwendet und sind die kleineren Cousins des M12 (ca. 30 % kleiner). Damit eignen sie sich ideal für kleine Sensorgeräte und enge Anwendungsräume. Wie die M12 sind auch die M8-Steckverbinder mit den 4-poligen D-codierten Steckverbindern codiert, die 100 Mbps und PoE vom Typ 1 unterstützen, sowie mit der 8-poligen Version, die PoE von bis zu 10 Gbps und Typ 2 und höher unterstützt.

Während RJ-45-Steckverbinder die De-facto-Schnittstelle/-Oberfläche für Ethernet darstellen und in robusten Versionen für raue Umgebungen erhältlich sind, sind M12- und M8-Verriegelungssteckverbinder wesentlich langlebiger und besser für die ständigen Vibrationen von Industrieanlagen geeignet, da sie an ihrem Platz verriegelt sind. M8-zu-RJ45- und M12-zu-RJ45-Kabelbaugruppen sind jedoch häufig anzutreffen, wenn nur ein Ende des Kabels mit der Maschine verbunden werden muss.

Das neueste und das kleinste

Das iX-Industrie-Schnittstelle/-Oberfläche ist eine Zusammenarbeit von Hirose und Harting und ein neuerer miniaturisierter 4-Paar-Steckverbinder für High-Speed-Ethernet, der im Vergleich zu einem herkömmlichen RJ45-Anschluss um 70% kleiner und wesentlich robuster ist. Die iX-Schnittstelle/-Oberfläche ist ideal für Vision-Sensoren und kleine Steuerungen geeignet und bietet eine Leistung von Kategorie 6A für die Unterstützung von Ethernet und PoE mit bis zu 10 Gbps Ethernet und PoE wird in vielen Fällen M8-Steckverbinder ersetzen.

Andere neuere Steckverbinder in der Entwicklung umfassen Single-Pair-Ethernet-Steckverbinder (SPE) zur Unterstützung der langsamen Geräte-zu-Geräte-Kommunikation (100/1000BASE-T1 und 10BASE-T1S/T1L) und der Power-over-Data-Leitung (PoDL) am Feld I/O-Ebene, die durchgängige industrielle Ethernet-Systeme ermöglicht. (Klicken Sie HIER, um mehr über SPE zu erfahren.)

Für SPE in industrieller Umgebung haben TIA- und ISO/IEC-Normungsorganisationen ein von Harting entwickeltes Steckverbinderdesign ausgewählt. Für Büroumgebungen hat man ein SPE-Steckverbinder-Design in Büroqualität von CommScope und Panduit übernommen, das als SPE-Steckverbinder im LC-Stil bezeichnet wird, da es eine ähnliche Größe und Form wie ein Glasfaser-Steckverbinder im LC-Stil aufweist.

Immer bereit

Fluke Networks ist wie gewohnt immer auf dem neuesten Stand der Technik und bei der Bereitstellung einer Test-Schnittstelle/-Oberfläche für die neuesten industriellen Ethernet-Steckverbinder bereits weit voraus. In Zusammenarbeit mit Harting und Hirose verfügt Fluke jetzt über einen iX-Adapter für seine DSX CableAnalyzer™-Familie von Tools zur Zertifizierung von Netzwerkkabeln.

Fluke Networks hat kürzlich einen Prototyp eines SPE-Adapters im LC-Stil für den DSX-8000 CableAnalyzer™ vorgestellt. Wie haben wir das angestellt, obwohl diese Steckverbinder noch nicht im Handel erhältlich sind? Die Elektronik im Adapter wurde in einer kleinen Charge in unserem Werk produziert, wobei die Steckverbinder mit 3-D-Druckern hergestellt wurden.

Wenngleich diese Prototypen zerbrechlich sind und wir nur genug für Hersteller von Industrieautomation und Kabeln für den Einsatz in ihrem Labor hergestellt haben, werden wir natürlich, sobald sowohl SPE-Steckverbinder in Industrie- als auch in Handelsqualität verfügbar sind und auch die Verbreitung von SPE allgemein übernommen wurde, robuste Adapter für beide SPE-Steckverbinder für den Feldeinsatz zur Verfügung stehen haben.

Klicken Sie HIER, um mehr über die Industrielle Ethernet-Lösungen von Fluke Networks zu erfahren.