Informe sobre conectores Ethernet industriales

16 de enero de 2020 / General

Durante la última década, hemos oído mucho sobre la Internet de las cosas (IoT) y el creciente número de dispositivos conectados y sistemas integrados que están impulsados por la tecnología de sensores y el cambio de los dispositivos analógicos y exclusivos tradicionales a la comunicación basada en IP. Aunque el término de la IoT ya puede parecer un poco anticuado, hoy en día, el término IIoT (IoT industrial) está tomando cada vez más prevalencia a medida que se producen avances tecnológicos similares en el sector industrial y Ethernet industrial se mueve al primer lugar en la participación del mercado respecto de los protocolos tradicionales de buses de campo.

La IIoT reúne una abanico de dispositivos industriales que se comunican a través de un protocolo Ethernet común, lo que permite compartir información en múltiples sistemas industriales, desde los módulos de E/S de las máquinas hasta los controladores lógicos programables (PLC) y los sistemas que analizan y gestionan todo. Los conectores de este ambiente deben ofrecer resistencia a factores mecánicos más hostiles (vibración, fuerza e impacto), el potencial de ingreso (polvo y líquidos), el clima y los químicos (temperatura, radiación y contaminantes) y la interferencia electromagnética. Estos factores determinan los parámetros M.I.C.E. basados en normas para clasificar los componentes en una red industrial.

Aunque los conectores Ethernet industriales necesitan cumplir con los parámetros M.I.C.E. más estrictos, los diversos tipos de conectores disponibles pueden generar confusión, desde conectores RJ-45 de calidad industrial y una gama completa de conectores roscados con bloqueo de la serie M usados en aplicaciones de automatización de fábrica hasta nuevos diseños compactos usados a nivel de sensor y dispositivo para aplicaciones Ethernet industriales emergentes. Por lo tanto, pensamos que quizá un informe de conectores industriales era una buena idea.

Las M menos conocidas

Se ofrecen diversos conectores de la serie M con distintos recuentos de pines para una gama de aplicaciones de señal y alimentación en ambientes industriales. Las versiones de menor recuento de pines se usan normalmente para aplicaciones no Ethernet tradicionales, como Fieldbus y Profibus. Para admitir Ethernet industrial, se necesita un mínimo de 4 conductores para aplicaciones de 100 y 1000 Mbps de menor velocidad y un mínimo de 8 conductores para velocidades por encima de los 10 Gbps.

No abarcaremos mucho tiempo a estos conectores, ya que hay muchas variedades y la elección depende del equipo y la aplicación específicos. Por ejemplo, existe el modelo M5 de perfil pequeño que se usa para sensores miniatura en espacios reducidos como sistemas de control de vehículos, brazos robóticos, cámaras de automatización y otros equipos. Además, hay varios otros conectores de la serie M como los M16, M17, M23, M40 y M58, entre otros.

Las M populares

En lo que respecta a Ethernet industrial, los conectores M12 y M8 son, por lejos, los más populares y universalmente adoptados para los sistemas de control industrial. Vienen con diversas cantidades de pines, donde se requieren las variedades de 4 u 8 pines para Ethernet, y pueden usarse con cable de categoría de par trenzado, de la categoría 5e a la categoría 7A completamente blindada.

Donde puede volverse confuso es en la codificación. En general, los conectores M12 se codifican como A, B, C, D o X. Los conectores M12 con codificación A que se usan principalmente para sensores y actuadores son compatibles con Ethernet de 1 Gbps, los conectores con codificación B son para aplicaciones Profibus, y los conectores con codificación C se usan para alimentación de CA. Para Ethernet industrial, los conectores con codificación D de 4 pines puede admitir Ethernet de 100 Mbps, pero los conectores con codificación X de 8 pines y blindaje superior están ganando terreno, ya que pueden admitir Ethernet de más alta velocidad de hasta 10 Gbps cuando se usan con cableado de categoría 6A o superior. Y cuando se trata de PoE, el M12 de 4 pines puede admitir PoE de tipo 1, mientras que el M12 de 8 pines se requiere para el tipo 2 y superior. Y, por si se lo preguntaba, Fluke Networks ofrece adaptadores de comprobación M12 con codificación D y X.

Los conectores M8, que se usan principalmente para sensores industriales, son el primo más pequeño del M12 (alrededor de un 30 % más pequeño), por lo que son ideales para admitir dispositivos de sensores pequeños y espacios de aplicación reducidos. Al igual que los M12, los conectores M8 también se codifican con los conectores con codificación D de 4 pines que admiten PoE de tipo 1 y 100 Mbps, y la versión de 8 pines que admite hasta 10 Gbps y PoE de tipo 2 y superior.

Si bien los conectores RJ-45 son la interfaz de facto para Ethernet, y están disponibles en versiones reforzadas para ambientes más hostiles, los conectores con bloqueo M12 y M8 son mucho más duraderos y están mejor diseñados para soportar la vibración continua del equipo industrial, ya que están bloqueados en su sitio. Sin embargo, son bastante comunes los conjuntos de cables de M8 a RJ45 y de M12 a RJ45 donde solamente se necesita conectar un extremo del cable a la maquinaria.

El más reciente y más pequeño

La interfaz industrial iX, una colaboración entre Hirose y Harting, es un conector miniaturizado de 4 pines más reciente para Ethernet de alta velocidad que es un 70 % más pequeño en comparación con un RJ45 convencional y mucho más robusto. La interfaz iX, ideal para sensores de visión y controladores pequeños, ofrece un rendimiento de categoría 6A para admitir hasta PoE y Ethernet de 10 Gbps y sustituirá a los conectores M8 en muchos casos.

Otros conectores más recientes en desarrollo incluyen conectores Ethernet de un solo par (SPE) para admitir comunicaciones de dispositivo a dispositivo de baja velocidad (100/1000BASE-T1 y 10BASE-T1S/T1L) y la alimentación a través de línea de datos (PoDL) a nivel de campo o E/S, lo que permite sistemas Ethernet industriales de extremo a extremo. (Haga clic AQUÍ para obtener más información sobre SPE).

Para SPE en el ambiente industrial, entes normativos como la TIA y la ISO/IEC han seleccionado un diseño de conector desarrollado por Harting. Para los ambientes de oficina, adoptaron un diseño de conector SPE de oficina de CommScope y Panduit llamado “conector SPE estilo LC” debido a que tiene un tamaño y forma similares a las de un conector de fibra estilo LC.

Siempre lista

Como es habitual, Fluke Networks siempre está al corriente de la nueva tecnología y ya está muy por delante de la competencia en términos de disponer de una interfaz de comprobación para los conectores Ethernet industriales más recientes. Fluke, que trabaja junto con Harting y Hirose, ahora dispone de un adaptador iX para su familia de herramientas de certificación de cableado de red DSX CableAnalyzer™.

Hace poco, Fluke Networks también ha demostrado un prototipo de adaptador SPE estilo LC para el DSX-8000 CableAnalyzer™. Dado que estos conectores todavía no están disponibles de manera comercial, ¿cómo lo hicimos? Los componentes electrónicos del interior del adaptador se fabricaron en un lote pequeño en nuestra fábrica y los conectores se fabricaron en nuestras impresoras 3D.

Aunque estos prototipos son frágiles, y solo hemos elaborado los suficientes para que los usen los fabricantes de cableado y automatización industrial en su laboratorio, una vez que los conectores SPE de grado industrial y comercial estén disponibles y que SPE comience a adoptarse ampliamente, contaremos con adaptadores robustos de ambos diseños de conectores SPE disponibles para uso en campo.

Haga clic AQUÍ para obtener más información sobre las soluciones Ethernet industriales de Fluke Networks.