製造業におけるイーサーネットコネクター

2020 年 1 月 16 日/一般

過去10年にわたり、モノのインターネット(IoT)、センサーテクノロジーによって駆動される接続デバイスと統合システムの増加や、および従来の専有アナログデバイスから IP ベースの通信への移行について多くの話題が飛び交っています。現在では IoT の用語は少し時代遅れに聞こえるかもしれませんが、産業分野でも同様の技術的進歩が起こっており、産業用イーサネットが従来の Fieldbus プロトコルに取って代わって市場シェアにおいて第 1 位になっているため、今日では IIoT(Industrial IoT)という用語がますます普及しています。

IIoT により、共通のイーサネットプロトコルを介して通信するさまざまな産業用デバイスをすべて統合し、マシンに搭載された I/O モジュールからプログラマブルロジックコントローラー(PLC)や、これらの機器を分析および管理するシステムまで、複数の産業システム間で情報を共有できるようになります。この環境のコネクタは、より厳しい機械的要因(振動、力、衝撃)、進入(塵と液体)、気候および 化学物質(温度、放射線、汚染物質)および電磁干渉に耐える必要があります。これらの要因により、産業用ネットワーク内のコンポーネントを分類するための標準ベースの M.I.C.E. パラメーターが決定されます。

産業用イーサネットコネクタは、より厳しい M.I.C.E. パラメーターを満たす必要があります。産業用グレードの RJ-45 コネクタやファクトリーオートメーションのアプリケーション全体で使用される M シリーズのロック スレッド コネクタから、新興のイーサネットアプリケーション向けの産業用センサーやデバイスレベルで使用される新しいコンパクト設計まで、利用可能な複数のタイプのコネクタは、混乱を招く可能性があります。そのため、おそらく産業用コネクタの総括が適切なアイデアであると考えました。

あまり知られていない M

産業環境のさまざまな信号および電力アプリケーション向けに、さまざまなピン数の M シリーズコネクタが用意されています。通常、ピン数の少ないバージョンは、Fieldbus や Profibus などの従来の非イーサネットアプリケーションに使用されます。産業用イーサネットをサポートするため、低速100および1000 Mbps のアプリケーションには最低4個のコンダクタが必要で、高速10 Gbps には最低8個のコンダクタが必要です。

これらのコネクタにはいくつかの種類があり、選択するコネクタは特定の機器やアプリケーションに依存するため、これらのコネクタの選択に多くの時間を費やすことはありません。たとえば、車両制御システム、ロボットのアーム、自動化カメラ、その他の機器などの狭いスペースの小型センサーに使用される小型の M5 があります。また、M16、M17、M23、M40、M58 など、さまざまな M シリーズコネクタも用意しています。

M におまかせ

産業用イーサネットでは、M12 コネクタと M8 コネクタが最も人気があり、産業用制御システムに広く採用されています。イーサネットに必要な4ピンまたは 8 ピン製品のピン数はさまざまで、カテゴリ 5e から完全シールド カテゴリ 7A までのツイストペア カテゴリ ケーブルで使用できます。

混乱を招く可能性があるのはコーディングです。通常、M12 コネクタは A、B、C、D、または X としてコード指定されます。主にセンサーとアクチュエータに使用される A コード M12 コネクタは 1 Gbps イーサネットをサポートでき、B コード コネクタは Profibus アプリケーションに使用され、C コード コネクタは AC 電源に使用されます。産業用イーサネットの場合、4 ピン D コード製品は 100 Mbpsイーサネットをサポートできます。ただし、8 ピンと優れたシールドを備えた X コード コネクタは、カテゴリ 6A 以上のケーブルでの使用時に最大 10 Gbps の高速イーサネットをサポートできるため、より普及しています。PoE については、4 ピン M12 はタイプ 1 PoEをサポートできますが、8 ピン M12 はタイプ 2 以上で必要になります。ご参考までに、フルーク・ネットワークスでは、D コードと X コードの両方の M12 テストアダプタを提供しています。

主に工業用センサーに使用される M8 コネクタは、M12 の小型の類似品(約 30% 小型)であり、小型センサーデバイスとスペースの狭いアプリケーションをサポートするのに最適です。M12 と同様に、M8 コネクタも 100 Mbps およびタイプ1 PoE をサポートする 4 ピン D コードコネクタと、最大10 Gbps およびタイプ 2 以上の PoE をサポートする 8 ピンバージョンでコード指定されます。

RJ-45 コネクタは業界標準のイーサネット用インターフェイスであり、より厳しい環境向けの高耐久性バージョンで利用できますが、M12およびM8ロックコネクタははるかに耐久性が高く、所定の位置にロックされるため、産業機器で連続的に発生する振動を処理するように設計されています 。ただし、機械にケーブルの一端のみを接続する必要がある場合は、M8-RJ45 および M12-RJ45 ケーブル・アセンブリーも一般的に使用されます。

最新かつ最小

ヒロセ電機と Harting のコラボレーションである iX 産業用インターフェイスは、従来の RJ45 と比較して 70% 小型で、はるかに堅牢な高速イーサネット向けの新しい 4 ペア小型コネクタです。ビジョンセンサーと小型コントローラーに最適な iX インターフェイスは、カテゴリ 6A のパフォーマンスを備えており、最大 10 Gbpsのイーサネットと PoE をサポートするので、多くの場合 M8 コネクタを置き換えます。

これ以外にも、開発中の新しいコネクタには、フィールド / IOレベルでの低速デバイス間通信(100/1000BASE-T1 および 10BASE-T1S/T1L)および Power over Data Line(PoDL)をサポートするシングルペアイーサネット(SPE)コネクタが含まれます。これにより、エンドツーエンドの産業用イーサネットシステムが実現します。(SPE の詳細については、ここをクリックしてください)。

産業環境の SPE について、TIA およびISO/IEC 標準化団体は、Harting によって開発されたコネクタ設計を選択しました。オフィス環境では、LC スタイルのファイバーコネクタと同様のサイズと形状を備えた、LC スタイルの SPE コネクタと呼ばれる、CommScope と Panduit 製のオフィスグレードの SPE コネクタ設計を採用しました。

常に準備態勢

いつも通り、フルーク・ネットワークスは常に新しいテクノロジーに遅れをとらず、最新の産業用イーサネットコネクタ用のテストインターフェイスを開発することに関しては、すでに有利な立場に立っています。フルーク・ネットワークスは、Harting やヒロセ電機と提携することで、DSX CableAnalyzer™ ファミリのネットワークケーブル認証ツール用に iX アダプターを利用できるようになりました。

フルーク・ネットワークスは最近、DSX-8000 ケーブルアナライザー™ 用のプロトタイプ SPE LC スタイル アダプターのデモも行いました。これらのコネクタはまだ市販されていないのに、どのようにデモを行いましたか?アダプター内の電子機器は当社の工場で小規模なバッチで生産され、コネクタは 3D プリンターで作成されました。

これらのプロトタイプは壊れやすく、ラボで使用する産業用オートメーションやケーブルの製造に十分な量しかありませんが、産業用および商用グレードの SPE コネクタが利用可能になり、SPE が広く採用されるようになれば、もちろん 両方の SPE コネクタ設計について堅牢なアダプターをフィールドで使用できます。

フルーク・ネットワークスの産業用イーサネットソリューションの詳細については、ここをクリックしてください。