Scopri come scegliere il giusto cavo ethernet per la tua azienda

Prima di entrare nel vivo del discorso dobbiamo fare un salto indietro nel tempo di circa 50 anni ed entrare in un laboratorio della Xerox PARC (Palo Alto Research Center), dove Robert Metcalfe e David Boggs svilupparono le linee guida di ethernet.

Con il termine “ethernet” si definiscono tutte le tecnologie di networking per dispositivi collegati in reti locali (LAN), considerando gli standard del livello fisico (cablaggio, topologia) e del livello di comunicazione dati (formato di indirizzamento comune, controllo dell’accesso multimediale).

È possibile che più nodi collegati alla stessa rete siano in grado di trasmettere e capire se sia avvenuta una collisione. Automaticamente ogni singolo nodo è in grado di controllare che la collisione non si ripeta per gestire correttamente la trasmissione dell’informazione verso il destinatario.

Abbiamo appena visto uno dei punti di forza di dei cavi ethernet. Tuttavia, in ambito industriale, per molto tempo è stato percepito come uno dei problemi più grossi da superare: il meccanismo nativamente non garantisce il determinismo (ovvero la capacità di fornire prestazioni in tempo reale), caratteristica fondamentale per le reti macchine industriali.  

Determinismo, continuità, efficienza, disponibilità, sicurezza e affidabilità di servizio sono parametri fondamentali, non ci si può permettere di fermare le macchine per problemi alla rete.

Per ovviare a questa problematica e rendere la comunicazione il più possibile deterministica, sono stati realizzati protocolli industrial ethernet, che includono servizi come il DC (Distribuite clock) di Ethercat o Client/server di ethernet/IP.

Superato l’ostacolo del mancato determinismo, i cavi ethernet industriali vantano svariati vantaggi, che supportano il corretto funzionamento delle macchine:

1. Libertà nella scelta della topologia: reti ad anello, albero, stella
2. Non esiste il concetto di Master/Slave, tipico delle reti di connessione seriale
3. Possibilità di creare reti illimitate: Industry 4.0, smart factory, gestione remota

Seguendo il MODELLO OSI (Open System Interconnection), che descrive i vari livelli nelle comunicazioni di tipo ethernet.

Il livello base del modello riguarda la parte fisica dell’infrastruttura, quindi LAPP in quanto fornitore di cavi, connettori e componenti attivi è fortemente interessata al mondo industrial ethernet.

Ecco quali sono i requisiti principali dei componenti di una rete Industrial ethernet:

• Protezione da polveri, liquidi, oli o acidi
• Protezione EMC
• Resistenza alle vibrazioni
• Approvazioni (es. UL PLTC)
• Ridondanza

Ciascun conduttore all'interno del cavo funge da antenna generatrice di un campo magnetico che interferisce con i campi generati dagli altri conduttori.

“Twistando” i conduttori a coppie, si fa in modo che il segno dei campi magnetici generati dai conduttori sia opposto così da auto-elidersi.

Lo schermo è un rivestimento in materiale conduttore applicato sull’isolamento o sull’insieme dei conduttori, che ha il duplice scopo di proteggere il cavo dai disturbi elettromagnetici esterni e confinare il campo elettrico generato dai conduttori.

• Non schermato: UTP – completamente non schermato, meglio evitare in ambito industriale
• Schermatura totale, ma non sulle coppie:
  • S/UTP: Schermato, calza di rame
  • F/UTP: Foglio di alluminio
  • SF/UTP: Sia calza in rame che il foglio di alluminio
• Schermatura sul totale e sulle singole coppie: S/FTP - Foglio alluminio sulle singole coppie, calza di rame sul totale del cavo. La soluzione migliore in tema di schermatura perché i due materiali hanno capacità schermanti diverse: la calza in rame lavora bene alle basse frequenze, mentre il foglio di alluminio alle alte frequenze.

• La flessibilità del cavo, invece, dipende da quanti fili è composto il trefolo:
  • Posa fissa: Conduttore rigido, pieno (/1)
  • Posa mobile controllata: Flessibili – movimento occasionale, 7 fili (/7)
  • Posa mobile: Catena portacavi / torsione, 19 fili (/19) massima flessibilità

I cavi di rete vengono classificati in categorie, che si distinguono in base a caratteristiche come la velocità massima raggiungibile, la frequenza, l’attenuazione e la distanza massima a cui si può trasmettere senza perdere qualità.

Scopo primario della guaina è la protezione del cordato dei conduttori che compongono il cavo. La corretta analisi dell’applicazione permette una facile scelta dei giusti materiali resistenti ad agenti chimici, oli, resistenza ai raggi UV, presenza di acqua, temperature critiche (alte o basse che siano).

Un’altra caratteristica fondamentale che diversifica l’ethernet “office” da quello “industrial” è il tipo di posa. Nel primo ambito, avremo cavi per posa fissa nella maggior parte delle applicazioni, mentre nelle applicazioni industrial, potremo incappare in cavi soggetti a movimenti, come quelli in catena.

Materiale dielettrico adibito alla funzione di sopportare la differenza di potenziale e prevenire così un eventuale transito di corrente tra due conduttori, come in un corto circuito. Nel cavo ethernet, un parametro fondamentale è l’impedenza caratteristica (Valore Tipico 100 Ohm), garantita da materiali di isolamento a bassa capacità, come il PE (Polietilene).

La digitalizzazione nell’industria sta portando ad una velocissima evoluzione degli standard tecnologici, con l’obiettivo di creare un’infrastruttura dal sensore al cloud.

Da questa esigenza è nata la tecnologia Single Pair ethernet (SPE) che permette di realizzare la connessione tra due dispositivi utilizzando solamente due conduttori (anziché 4 o 8), come negli attuali standard Industrial ethernet.

Adesso conosci le caratteristiche dei cavi ethernet industriali per scegliere in modo consapevole quello più adatto alle esigenze della tua azienda. Per saperne di più, contattaci e scopri la gamma dei prodotti ethernet di LAPP dedicati all’ambiente industriale.