Ethernet Industrial

Qué es Ethernet Industrial?

El Ethernet industrial es una versión adaptada del Ethernet estándar, esencialmente basadas en IEEE802.3 . Fue diseñado para funcionar en entornos altamente demandantes, tales como fábricas y plantas de producción. Tiene características especiales que lo hacen ideal para estos entornos, tales como alta resistencia a la intemperie, altas temperaturas, vibraciones y especialmente permite la comunicación de los dispositivos en tiempo real. En este artículo, vamos a explicar en detalle qué es el Ethernet industrial y por qué es tan popular en los entornos industriales.

Aplicaciones del Ethernet Industrial

Las aplicaciones incluyen todo tipo de instalación industrial ya sea tanto para manufactura (automotriz, alimentos) como procesos (químicas, minería, celulosa) y otros tipos especiales (generación y transporte de energía, aguas residuales, etc.).

Beneficios de E.I.

En primer lugar, el Ethernet industrial tiene una mayor velocidad que el Ethernet estándar. La velocidad máxima del Ethernet industrial es de 1 Gigabit por segundo, mientras que la velocidad máxima del Ethernet estándar es de 100 Mbps.

En segundo lugar, el Ethernet industrial tiene una mayor resistencia a la intemperie. Esto significa que puede funcionar en entornos extremadamente húmedos o lluviosos, sin sufrir daños.

Finalmente, el Ethernet industrial tiene una mayor velocidad de transmisión que el Ethernet estándar. Esto significa que puede transmitir datos a altas velocidades, lo que lo hace ideal para usarse en entornos industriales.

¿Qué es el Ethernet y cómo funciona?

El Ethernet es una norma de red que se utiliza para conectar dispositivos electrónicos. Funciona a través de cables de cobre, y ofrece una velocidad de 10 Mbps o 100 Mbps. El Ethernet se utiliza ampliamente en entornos domésticos e industriales, debido a su bajo costo y alta fiabilidad.

La norma Ethernet fue creada por Bob Metcalfe en 1973. En su forma más básica, el Ethernet consiste en un cable de cobre que se conecta a un puerto Ethernet en un dispositivo. El dispositivo envía paquetes de datos a través del cable hasta llegar al receptor. La principal ventaja del Ethernet es su simplicidad – es fácil de instalar y utilizar. Además, los cables de cobre son baratos y fiables.

A diferencia del Ethernet estándar (IEE802.3), el Ethernet Industrial permite la comunicación de todos los dispositivos que conforman la red en tiempo real o de forma determinística. Como los procesos de control industrial necesitan “controlar” todos los dispositivos, las ordenes tienen que llegar a un “determinado” punto en un “determinado” momento.

En segundo lugar, el Ethernet industrial está basado en que todos los dispositivos deben estar diseñados para trabajar en ambientes altanamente demandantes (temperatura, humedad, polvo, intemperie, vibraciones, ruidos electromagnéticos, ácidos, riesgo de explosión, etc.), sin sufrir daños.

Estas características lo hacen ideal para usarse en entornos industriales.

Propiedades Especiales:

  • Robusterz, grado industrial de productos: EMC, Vibraciones, Ambientes agresivos.
  • Protocolos que cumplen los requerimientos de las apliaciones industriales: real-time.

¿Qué es una red Ethernet y cómo funciona?

El Ethernet es una norma de red que se utiliza para conectar dispositivos electrónicos. Funciona principalmente a través de cables de cobre (soporta otros medios de transmisión como fibra óptica o inalámbrica), y originalmente estaba pensada para una velocidad máxima de 10 Mbps en un medio compartido. El Ethernet se utiliza ampliamente en entornos domésticos e industriales, debido a su bajo costo y alta fiabilidad.

La idea de Ethernet fue esbozada por Bob Metcalfe en 1973. En su forma más básica, el Ethernet consiste en un cable de cobre que se conecta a un puerto Ethernet (típicamente un conector tipo RJ45) en un dispositivo. El emisor envía paquetes de datos a través del cable hasta llegar al receptor. La principal ventaja del Ethernet es su simplicidad – es fácil de instalar y utilizar. Además, los cables de cobre son baratos y fiables.

Ethernet (y otros tipos de comunicación) está basado en el conocido modelo OSI, que describe una estructura dividida en siete capas, cada una encargada de relacionarse con sus capas adyacentes, en las que, con diferentes protocolos, se establecen las relaciones necesarias para poder lograr la comunicación de los diferentes dispositivos que forman parte de la red.

Las funciones de cada capa quedan definidas en su descripción y principalmente son:

  • Capa 1: Como se ve la señal en el cable.
  • Capa 2: Qué sucede cuando el cable se conecta a un dispositivo. Cómo se crea la señal que viaja por el cable.
  • Capa 3: En la cual los mensajes más largos que una trama Ethernet estándar son desensamblados al salir o reensamblados al ingresar. (piense en sus mensajes de correo electrónico salientes y entrantes que son probablemente más largos que la longitud de la carga útil de Ethernet, la cual es de unos 1500 bytes.)
  • Capa 4: Crea una conexión entre dos dispositivos. (Piense en la línea telefónica abierta)
  • Capas 5 y 6: hacen prácticamente lo que se describe.
  • Capa 7: Los programas o aplicaciones reales que crean y consumen los datos que se transmiten.

Cuando hablamos de Ethernet el modelo OSI se contrae a cuatro capas según la siguiente figura

¿Qué es un cable Ethernet y para qué sirve?

Un cable Ethernet es un cable de cobre, apareado y trenzado, que se utiliza para conectar dispositivos electrónicos a una red Ethernet. Los cables Ethernet se utilizan ampliamente en entornos domésticos e industriales, debido a su bajo costo y alta fiabilidad.

¿Qué tipos de cable Ethernet podemos encontrar y cuáles son sus diferencias?

El cable UTP es el tipo de cable más común. Es resistente a la intemperie, barato y fácil de instalar. Sin embargo, por su incapacidad de trasmitir información sin errores en entornos en donde el ruido electromagnético está presente de manera permanente, lo hace inadecuado para usarse en entornos industriales.

El cable STP (S de shield, blindaje en español, TP de twisted pair, par trenzado en español) es un tipo de cable especialmente diseñado para su uso en entornos industriales. El blindaje exterior adicional lo hace apto para filtrar y drenar hacia tierra las corrientes parasitas o harmónicas presentes en instalaciones industriales.

¿Qué categoría de cable Ethernet UTP es mejor?

Para aplicaciones industriales el cable a utilizar como mínimo es el que responde a la categoría 5 según la normativa TIA 568 o clase D según la normativa IEC 11801.

¿Qué es Ethernet CAT5 (clase D)?

Ethernet CAT5 es un tipo de cable Ethernet que se utiliza para conectar dispositivos electrónicos a una red Ethernet. Su uso en instalaciones industriales está aceptado solamente si dispone de un blindaje o malla externa. También existen cables con ejecuciones especiales para aplicaciones en industrias de tipo alimenticia, para aplicaciones marítimas, en aquellas en las que están presentes hidrocarburos, híbridos para cuando es necesario transportar pequeñas potencias (tensiones seguras del orden de 24Vcc como máximo) para alimentación de dispositivos, con doble mallado para ambientes con alto grado de emisiones electromagnéticas (EMI), y algunas otras más.

También están disponible Cat6 o superior, que proporciona un mejor rendimiento a un coste más elevado, y también una cobertura para permitir alcanzar velocidades iguales o mayores a 1Gbps.

¿Qué velocidad soporta el cable CAT5 (clase D)?

Con este tipo de cable es posible alcanzar velocidades de transmisión de 100Mbps (Ethernet 100BASE-TX, IEEE802.3u, también conocido como Fast Ethernet) , lo cual es aceptable para la mayoría de las aplicaciones industriales. Si se requieren mayores velocidades es necesario utilizar cables de una categoría o clase superior.

¿Cómo saber la categoría de mi cable Ethernet?

Para comprobar la categoría de un cable podemos verificar las siguientes características:

  • En los cables de calidad vienen impresas las características en la cobertura plástica a intervalos de 1mt normalmente, uno de los datos está referido a la categoría.
  • Cantidad de pares: normalmente vamos a encontrar cables de 4 pares trenzados. Si nuestro cable tiene solo dos pares, la máxima velocidad posible es de 100Mbps.
  • El blindaje exterior no nos indica la categoría del cable. Nos indica solamente que es apto para uso en ambientes industriales.
  • El resto de las características tales como resistencia, impedancia, atenuación, crosstalk (interferencia interna provocada por un par de cables sobre otro par), estan especificadas en las hojas de datos.

¿Qué es un cable de red CAT5e (clase D)?

El cable de categoría 5e, también conocido como Categoría 5 mejorada o CAT5e, es un cable de red cuyas especificaciones fueron liberadas en 1999 (TIA-EIA 568-5-A). En su especificación se admiten anchos de banda de 100Mbps sin restricciones y, con ciertas restricciones permite lograr velocidades de transmisión de 1Gbps (1000BASE-T), siempre que sean de 4 pares.

Los cables CAT5e han sido diseñados para soportar una cantidad muy pequeña de diafonía (interferencia entre los pares trenzados) en comparación con los cables CAT5. Esta cantidad ínfima le permite la transmisión sin comprometer la calidad de los datos.

La distancia máxima entre dos dispositivos activos, para un cable, independiente de la categoría que sea, está indicada por la normativa correspondiente en 100m.

Cable Utp Cat 5e

Cable Ethernet CAT6 (Clase E) / CAT6A (clase EA)

Es al momento de la redacción de este articulo la categoría o clase de cable utilizada en la mayoría de las aplicaciones. Las especificaciones mas rigurosas le permiten mejor performance que los cables cat. 5e. El ancho de banda está establecido en 250MHz para categoría 6 y 500MHz para categoría 6A. Esto le permite, a un cable categoría 6 alcanzar velocidades de transmisión de 1GBps (Gigabit Ethernet) o hasta 10GBps con ciertas restricciones de distancia originalmente limitado a 55m.

El cable categoría 6A, liberado en el estándar IEEE 802.3an en 2004, le permite alcanzar velocidades de 10Gbps sin restricciones de distancia.

Cable Ethernet CAT7 y CAT8

Si bien estos estándares han sido ya liberados, a la fecha no tienen aplicaciones en lo que es Ethernet Industrial.

La categoría 7 (clase F) esta especificada en la norma IEC 11801:2002 y especifica un ancho de banda de 600MHz a 100m en un cable de pares trenzados totalmente blindados. El tipo de conector puede ser el conocido RJ45 o el menos utilizado TERA. La categoría 8 soporta un ancho de banda de 2GHz y velocidades de transmisión de 25 / 40 Gbps.

Cable ethernet Cat8

¿Qué significa el color de los cables Ethernet?

Tenemos que hacer una diferencia entre el color de la cobertura plástica exterior y los colores que identifican a los hilos internos de los cables Ethernet.

Para aplicaciones de Ethernet Industrial, un color típico es la cobertura verde (RAL 6018), estandarizado para redes PROFINET (PROFINET Cabling and Interconnection Technology – Guideline for PROFINET, parte 11, se puede encontrar disponible para descarga). Otros colores pueden estar disponibles, lo importante es el cumplimiento de la normativa de aplicación (ISO/IEC11801, IEC 61156).

Para los hilos internos existen dos tipos de codificación de colores, como los más difundidos, dependiendo de la aplicación y velocidad. Los cables conformados por un cuadrete trenzado (cuatro hilos trenzados, aptos para velocidades hasta 100Mbps) normalmente identificados por los colores azul, naranja, blanco y amarillo para cada uno de los hilos. Para cables de pares trenzados los colores típicos son: azul/blanco-azul, naranja/blanco-naranja, verde/blanco-verde y marrón/blanco-marrón, para cada uno de los cuatro pares.

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