En Industry 4.0, los sistemas informáticos de las redes de edificios y oficinas se fusionan con las redes industriales. Esto cambia significativamente la comunicación entre empresas.
Los datos, el activo más valioso de la digitalización industrial, deben transferirse de forma fiable y en el momento adecuado entre todos los componentes de la red de datos. Las temperaturas elevadas, un entorno aceitoso o las interferencias electromagnéticas plantean exigencias especiales al diseño de los cables de datos. Las piezas móviles de las máquinas o las aplicaciones en robots someten al cable a un esfuerzo mecánico adicional debido a la torsión o la flexión. Para garantizar una larga vida útil en estas aplicaciones, es necesario contar con la solución adecuada para la comunicación industrial.
Como uno de los principales proveedores mundiales de soluciones de conexión, en LAPP entendemos muy bien los retos de nuestros clientes. Nuestros productos están perfectamente diseñados para aplicaciones industriales y le ofrecen soluciones confiables para conectar todos los componentes de su red de datos, ya sea un brazo robótico o su laptop de oficina.
Tablero de control principal
El tablero de control principal es la unidad de control central de todo el sistema. Conecta tanto el nivel de oficina como los tableros de control de las máquinas individuales.
Por un lado, las condiciones dentro del tablero de control principal están bien controladas, sin estrés térmico, químico o mecánico. Por otro lado, los altos requisitos de velocidad de datos y confiabilidad entran en conflicto con los incidentes de CEM.
Todos los requisitos mencionados anteriormente se tomaron en cuenta al seleccionar el producto para esta aplicación.
- Los cables Ethernet vendidos por metro, que conducen al tablero de control, se conectan mediante conectores de datos RJ45 configurables en campo.
- Cable de conexión ensamblado con conectores de datos RJ45 en el tablero de control, utilizado para conectar el PLC con el sistema de accionamiento, sistema de E/S descentralizado, HMI, Wi-Fi, router, entre otros. Clase de protección IP20.
- Switches no gestionados o gestionados: los switches gestionados se pueden utilizar para configurar redes redundantes y cuentan con amplias funciones de diagnóstico.
- Firewall para seguridad y separación de red mediante NAT (Network Address Translation). Permite restringir el acceso desde el resto de la red de producción.
Máquina
Existen varias aplicaciones para la comunicación Ethernet en la máquina. En la mayoría de los casos, se trata de la comunicación entre el control de la máquina y los sensores/actuadores de la máquina.
Los productos utilizados en la máquina deben ser adecuados para el entorno de la máquina. Disponemos de todo tipo de aplicaciones, incluidas fijas/flexibles/altamente flexibles, protegidas/desprotegidas, desde Cat.5 hasta Cat.7A, basadas en PROFINET/ETHERCAT/ETHERNET IP. También conectores con diferentes clases de protección (IP20 - IP68) para soportar entornos aceitosos o limpiezas frecuentes, especialmente en la industria alimenticia.
Cada aplicación dentro de la máquina puede requerir un tipo de cable diferente. Todos estos factores deben tomarse en cuenta para garantizar una transmisión de datos ininterrumpida y una larga vida útil de la conexión.
- Cable de conexión preensamblado con conectores de datos RJ45 en el tablero de control y para la conexión a la máquina. Clase de protección IP20.
- Cable de conexión ensamblado con conectores M8/M12 y cable con cubierta de PU o TPE para aplicaciones sin protección fuera del tablero de control.
- Switches no gestionados o gestionados: los switches gestionados se pueden utilizar para configurar redes redundantes y cuentan con amplias funciones de diagnóstico.
- Cable Ethernet basado en PROFINET/ETHERCAT/ETHERNET IP para aplicaciones fijas, flexibles o altamente flexibles, con diferentes tipos y materiales de cubierta según los requisitos de la especificación de la aplicación.
- Cable de sensor para aplicaciones flexibles o altamente flexibles, destinado a la conexión entre sensores y actuadores.
De tablero de control a tablero de control
En la producción estándar de fábrica, los distintos tableros de control de máquinas y máquinas se conectan a través del tablero principal o entre sí, dependiendo de la topología utilizada. Una comunicación Ethernet confiable entre estas unidades garantiza que toda la línea de producción funcione sin problemas. Una posible falla en una línea puede detener por completo la producción. Se utilizan cables tipo bandeja o cables Industrial Ethernet para la conexión. Se ensamblan con conectores RJ45 montables en campo y se conectan a switches gestionados o no gestionados.
Los cables Ethernet utilizados en esta aplicación deben ser adecuados para su instalación en cadenas portacables (por ejemplo, retardantes de flama, libres de halógenos, clasificados según CPR y aprobados por UL), o bien, instalarse en áreas de producción con posibles requisitos de resistencia a temperatura, productos químicos, esfuerzos mecánicos o interferencias electromagnéticas (CEM).
- Cable en bandeja portacables para uso en los EE. UU., probado por Underwriter Laboratories (UL) como PLTC (cable de bandeja con potencia limitada) o, para bandejas portacables abiertas, como PLTC-ER (cable de bandeja con potencia limitada y recorrido expuesto)
- Cable cortado a medida para su instalación en el portacables
- Conector de datos RJ45 montable en campo con clase de protección IP20 para tableros de control
- Los conectores fuera del tablero de control tienen la clase de protección IP67
- Los switches gestionados pueden usarse para construir redes redundantes y cuentan con funciones de diagnóstico extensivas
- Los conectores glándula SKINTOP® y los insertos de automatización DIX-M pueden utilizarse para sellar correctamente las entradas para cables en tableros de control y máquinas
Robot
Las aplicaciones robóticas son cada vez más frecuentes en las fábricas industriales modernas. Los robots industriales garantizan alta velocidad, confiabilidad y calidad, y, en última instancia, contribuyen a la competitividad del producto final. Esta aplicación tiene requisitos muy específicos para los cables Ethernet y sus accesorios.
Los cables Ethernet garantizan la transmisión de datos entre sensores, cámaras y servomotores. Los requisitos de velocidad de datos son especialmente elevados si, por ejemplo, el proceso se comprueba visualmente mediante cámaras de alta resolución y alta frecuencia de imagen. La conexión Ethernet entre las partes del robot comienza en un tablero de control. Los cables de datos suelen instalarse junto a los cables de servomotor, por lo que es importante prestar atención a la compatibilidad electromagnética (CEM).
Debido a los diversos movimientos de las partes del robot, el cable puede estar sujeto a flexiones y torsiones de alta frecuencia, combinadas con cargas químicas y mecánicas. Incluso en estas condiciones, el cable debe garantizar una conexión de datos fiable. Incluso pequeñas pérdidas de datos durante el movimiento pueden causar latencia y provocar tiempos de inactividad en la producción o, en el peor de los casos, poner en peligro la vida humana.
Los cables Ethernet especialmente desarrollados para robótica de LAPP son ideales para estas aplicaciones.
- Los haces de cables (conocidos como dress packs) desde la base del robot hasta el gripper deben ser resistentes a la torsión y robustos
- Los hilos deben ser enchufables para que puedan reemplazarse rápida y fácilmente en caso de mantenimiento. Para este propósito, se pueden utilizar los conectores de brida EPIC® DATA, que se fijan a la base del robot para conectar el dress pack.
- Los conectores del robot tienen la clase de protección IP67 para garantizar la protección contra la humedad, la suciedad y las vibraciones
Cadena portacables
Los movimientos lineales, horizontales o verticales suelen estar presentes en las aplicaciones industriales. Una aplicación típica es la instalación de cables Ethernet en una cadena portacables junto con otros cables y mangueras. El cable debe soportar flexiones frecuentes, aceleraciones y contacto físico con otras piezas de la cadena portacables.
Los cables Ethernet para este tipo de aplicaciones deben tener determinadas propiedades, como un radio de curvatura pequeño, un elevado número de ciclos de flexión y resistencia a la aceleración y la abrasión. Debido al espacio limitado dentro de la cadena portacables, la compatibilidad electromagnética puede ser otra propiedad importante. Particularmente para clases de mayor velocidad de transmisión como Cat. 6a o superiores, la flexión frecuente puede representar un gran desafío para el diseño del cable.
- Los cables deben ser enchufables para que puedan reemplazarse de manera rápida y sencilla en caso de mantenimiento. Los conectores de brida EPIC® DATA son la opción ideal para esto
- Debido a las vibraciones y la suciedad en la máquina, se utilizan cables de conexión adecuados para cadenas portacables, con conectores sobremoldeados, para garantizar un alto nivel de sellado con protección IP67.
- Otros conectores, como los utilizados en el cableado de sensores/actuadores, también cuentan con la clase de protección IP67
Edificios u oficinas
La red del edificio o de la oficina conecta computadoras, servidores y sistemas entre sí y con Internet. Los cables Ethernet y los cables de conexión Ethernet utilizados en estas aplicaciones a menudo deben estar libres de halógenos, ser ignífugos y contar con la certificación CPR para que no supongan un riesgo para la vida humana en caso de incendio en el edificio. Para la conexión entre los edificios, los cables de fibra de vidrio garantizan la transmisión de datos a la máxima velocidad.
- Los cables LAN ETHERLINE® de cobre se utilizan para distancias de hasta 100 m.
- Los cables de fibra óptica se utilizan en distancias más largas para conectar dos edificios o dentro de un mismo edificio. Para la transmisión de datos por fibra óptica se utilizan varios conectores, como el conector SC.
- Los cables breakout HITRONIC® se utilizan para el cableado dentro de edificios.
- Los cables de exterior HITRONIC® se utilizan para el cableado exterior y el cableado entre edificios. Los cables fijos se conectan a las cajas de empalme de la serie HITRONIC® SBX.
- Las cajas de empalme utilizan cables de conexión de fibra óptica HITRONIC® para conectar los dispositivos.
- Los cables LAN ETHERLINE® de categoría Cat. 7 o superior se utilizan para el cableado de oficinas y se instalan de forma segura en el edificio.
- El conector RJ45 se utiliza para la transmisión de datos basada en cobre
- Cable de conexion LAN CAT. 6A para uso en entornos de oficina
Aplicaciones sobre el terreno
Los procesos de producción en sistemas interconectados suelen estar organizados de manera lineal. Esto también se conoce como cableado en bus o daisy chain. Esto significa que diferentes componentes están conectados en serie. El primer componente suele ser el control en el tablero de control, desde donde el cable Ethernet se dirige a los sistemas de E/S descentralizados, así como a los sensores y actuadores a lo largo del sistema.
Los cables Ethernet y sus accesorios para esta aplicación deben cumplir determinados requisitos en el lugar donde se utilicen. Pueden instalarse tanto en zonas protegidas como desprotegidas. Es posible que deban ser resistentes a agentes de limpieza en el procesamiento de alimentos, a diferentes tipos de aceites en el procesamiento de metales o a altas y bajas temperaturas.
LAPP Cuenta con un amplio portafolio de cables Ethernet y accesorios para todo tipo de aplicaciones industriales. Nuestros expertos están a su disposición para asesorarle en la selección del producto adecuado.
- La conexión desde el PLC en el tablero de control hasta los sistemas de E/S en el campo se realiza mediante cables ETHERLINE® basados en cobre o cables de conexión
- La conexión descentralizada al sensor o actuador se realiza sobre el terreno mediante un conector M12. Tienen la clase de protección IP67.