産業分野向けに従来のイーサネット ネットワークを統合する際の主な解決できない問題は、TCP / IP プロトコルを介した情報パケットのルーティングと配信では、多くの自動化されたネットワークの運用に不可欠な、実際の規模で必要なレベルのパフォーマンスを提供できないことです。制御システムと処理システム (同じ工場など)。産業用アプリケーションには、イーサネットの物理層を最大限に活用し、複数のセンサー、コントローラー、操作メカニズム、およびアプリケーション間の通信をサポートできる別の通信プロトコルが必要です。これは、通信を維持するために特別なタイプのケーブルを必要とする産業用イーサネットが設計されたものです。

産業用イーサネット - 一般情報

このタイプのデータ転送プロトコルは、従来の機器に「結び付けられている」イーサネットのメインセットに属しています。特別に開発されたアプリケーション レベル (特別なプログラムの使用) に焦点を当てています。ネットワーク全体は、ネットワーク内のデータ送受信の正確性を常に維持することに重点を置いており、特に特定の操作の生成に必要なポイントについては、常に過剰に監視することさえあります。

産業用イーサネットは、通常のものとは大きく異なる特殊なコネクタを備えた、より信頼性の高い機器とケーブル消耗品を使用します。特に、それらは、ほとんどの大規模な製造企業に典型的な、より厳しい環境条件に耐えるように設計されています (温度が高い大規模な製錬所でのネットワークの運用が良い例です)。したがって、検討中のワイヤのタイプは、より強力なレベルのフィルタリング、シールド、接地を備えている必要があります。これにより、「汚れた」周囲の電磁バックグラウンド (干渉と放射の両方を意味します) に対処するのに役立ちます。

産業用イーサネット ケーブルとオフィス ケーブルの違い

この問題では、産業用ワイヤに関連するいくつかの基準があります。

  • 特別な換気や特別な冷却を必要としないため、窮屈な状況や空気が非常にほこりっぽい場所に置くことができます。
  • 取り付けの信頼性は非常に高く、すべてのワイヤ セクションが DIN レールに固定されているため、取り付けが迅速かつ簡単になります。
  • 低電圧電源 - 問題のケーブルは多数のボルトを必要としませんが、常にバックアップ電源が提供されます。
  • それらには技術的な冗長性があります。どのサイトもできるだけ早く置き換えて修正するか、その機能を別のサイトに移すことができます。
  • 規制要件の厳格さ - 工業デザインは、国際規格 (耐振動性、電磁適合性、適切な防湿度) に厳密に準拠する必要があります。
  • 耐用年数の延長;
  • 企業で 24 時間年中無休でテクニカル サポート サービスを受ける義務。

このことから、ローカル ホームまたはオフィス スイッチング フィールドが指定された基準から逸脱する可能性があることは明らかです。それらの配線は非常に困難な状況で操作されておらず、操作をシャットダウンしても重要な生産プロセスが停止する可能性はほとんどありません。

産業用ケーブルの要件と必須の技術パラメータ

検討中の消耗品のタイプの主なものは、その性能と信頼性です。パフォーマンスは次の要素で構成されます。

  1. 応答期間 - スレーブ デバイスが制御デバイスからの要求に応答するのにかかる時間の長さ。
  2. 帯域幅は、特定の時間単位で転送できるデータの量です。ここでは、ケーブルだけでなくトランシーバーにも大きく依存します。

信頼性の要件には次のものが含まれます。

  1. 損失のない情報配信の機会の客観的な価値。
  2. デバイスの受信および送信準備率;
  3. 転送の全体的なセキュリティと、システム全体のフォールト トレランス。

ノイズ耐性

オフィス用ケーブルに関しては、産業用ケーブルにとっても、電磁活動が活発な近くのエリアの悪影響に対する保護レベルは重要です。たとえば、フィールドはアーク溶接が行われる場所に直接配置することができ、その装置は背景を大きく歪めます。同じことは、スイッチング リレーやその他の AC 電源にも当てはまります。通常、そのような領域では、ネットワークセクションは一般的な F / UTP 保護ではなく、個別の S / FTP を必要とする場合さえあります。

必須のシールド

工業用配線は、定格動作温度とシース材料に関する特定の要件において、従来の配線とは異なります。検討中の消耗品の場合、後者は標準的にポリ塩化ビニルで作られています。これは、生産面でそれほど高価ではないためです。ただし、専門的な企業の場合は、はるかに耐久性のあるシェルが必要になる場合があります。これらには、フッ素化エチレン ポリプロピレン (FEP) または熱可塑性エラストマー (TPE) が含まれます。従来の PVC は 0 度から +75 度のレベルに保たれますが、このような保護は摂氏 -50 度から +125 度の非常に極端な温度に耐えることができます。さらに、FEP および TPE ケーシングはより柔軟性があり、直射紫外線に耐性があり、海水や重い液体油状物質に入れることができます。また、ポリウレタンは人気のあるシェル素材であり、もちろん、TPE や FEP のような広い温度範囲では機能しませんが、引張強度が向上し、耐薬品性が向上し、耐摩耗性に優れています。このことから、ポリウレタンは機械的により強く、実際にはそれを壊したり切断したりするのが非常に難しいことが示されていると結論付けることができます.スタンピングにより、中央のコアを完全に装備できます。熱可塑性ポリウレタンと塩素化ポリエチレンについても言及する必要があります。それらは最も耐久性があり高価ですが、最も環境に優しいとは言えません (危険な産業で広く使用されています)。

柔軟性と弾力性

ツイストペア産業用イーサネット ケーブルは、より線または単芯としても利用できます。より線ケーブルは、オフィスでの対応するものとまったく同じ方法で大規模生産に使用されます。これは、その特別な柔軟性によるパッチコードです。唯一の違いは、通信機能だけに限定されないことです。これは、ワイヤが一定の動きをしており、ねじれや伸びが発生する可能性がある (たとえば、コンベヤ ロボットの可動部分) 状況が生産において多くあるためです。

グラウンドループ

産業用イーサネット ワイヤが電源ケーブルと接触する場合、並列の通電ケーブルとイーサネット ケーブルを分離する必要があります。それらの間に少なくとも 20 ~ 30 cm の空きスペースが必要です。この分離が大きいほど、データ転送はより安定します。ラインが金属チューブの内側に描かれている場合、そのような保護カバーの各セクションは次のセクションにしっかりと接続されている必要があり、壊れないチェーンの効果が生まれます.分電盤内に配線する必要がある場合は、導電性要素からの最小距離を少なくとも 3 cm にする必要があります。この場合、強い曲げは避ける必要があります。

ハブとスイッチ

標準のディストリビューション ハブは、複数のポートでリピーターとしてしか機能しないため、産業用イーサネットでは使用されません。回線上で特別なマネージド スイッチを使用することをお勧めします。産業用スイッチング分野のアンマネージド スイッチも使用できますが、前者の方がより高価ですが、好ましいです。

産業用イーサネットには、次の 3 種類のトラフィックがあります。

  1. 1 つのポイントからすべてのデバイスに転送します。
  2. 1 つのポイントから複数のポイントへの転送。
  3. ポイントからポイントへの片道転送。

通常、標準的なエンタープライズ ケーブルは、1 秒あたり 100 回の伝送に容易に到達できます。ただし、どの分野でも、管理/生産機能を直接実行しない一定量の転送(送信情報)があります。たとえば、プリンターは定期的にそのステータスをコントロールセンターに報告します(大まかに言えば、プリンターは時々報告する必要があります作業の準備ができているか、作業できないことをホスト コンピュータに通知します)。このように、管理されたスイッチをケーブル ネットワークに提供することで、重要度に応じて信号に優先順位を付けることができ、実際の制作チームにより多くの注意を向けることができます。

適切なケーブル = 適切なコア保護

今日でも、大企業のほとんどのネットワーク エンジニアは、産業用イーサネット ケーブルを敷設するために、いわば創造的ではありますが、常に効果的であるとは限らないオプションを使用しています。鮮やかな例は、(すでに舌の話ですが)黒い電気テープまたは粘着テープでワイヤーを水道管に取り付ける方法です。ただし、このような方法では、障害が発生した場合、修理のコストが大幅に増加し、高速な情報転送の回復に貢献する可能性があります。

ケーブルの設置は、ケーブル自体と同様に、将来の動作条件とその仕様に準拠する必要があります。たとえば、自動車の自動コンベヤ組立て用に製錬冶金工場で使用するために設計されたケーブルは、冷蔵倉庫での作業には適していない可能性があります。消耗品に関するすべての必要な情報は、添付のドキュメントから収集できます。これには、国際認証のレベルに準拠するための要件により、インストールと使用の機能に関する最大のデータが含まれています。産業用ネットワークに適切なタイプのコードを適切に提供することで、ダウンタイムと修理コストを定性的に削減できます。

産業用ネットワーク伝送には産業用ケーブルが必要です

一般的なオフィスでは、Ethernet ネットワークが比較的静かでクリーンな環境に設置されているのが一般的です。この環境では、ワイヤを壁の後ろ、床の下、または天井に簡単に隠すことができます。ネットワーク機器自体は、アクティブであろうとパッシブであろうと、安全なゾーンを見つけるだけで十分です。

産業部門では、状況はまったく異なります。すべてのワイヤ、コネクタなど実際、そのような要素は自動制御システム全体の不可分の一部であり、常に困難な環境条件に置かれています。単純なイーサネット ワイヤは、たとえ最も高価なグレードであっても、このような環境で長期間使用することはできません。したがって、業界はスイッチング分野全体の一定の強度を必要とします。このことから、オフィス ソリューションが産業目的に適していないことは明らかです。使用する消耗品は、摩擦の激しい条件下での操作に適している必要があり、燃料や潤滑油との直接接触の可能性を考慮し、高い電磁放射に静かに反応し、非常に高温または非常に低温の条件下で作業でき、十分に耐える必要があります。電圧変動、振動、および機械的負荷。

特定の産業分野に適したイーサネット ケーブルの選択

購入する前に、いくつかの基本的な手順を完了する必要があります。

  • シナリオ定義 - 消耗品が使用される環境と環境を確立する必要があります。

  • 適切なワイヤ シースの選択 - 適切に選択されたシースは、最高のパフォーマンスとネットワーク セキュリティを確保するのに役立ちます。

  • シールド付きケーブルとシールドなしケーブルの違いを考慮すると、前者は干渉の可能性が高い地域に必要であり、後者は他の地域に適しています。前者には、常にホイルと補強された編組があり、送信されたデータパケットを質的に保護し、途中での損失を防ぎます.
  • 導体の種類の選択 - ここでは、より線または単線のオプションを優先して選択する必要があります。後者は固定設置に適しています。単純な切り替えの場合、可動機構には使用しないでください。次のポイントは、ソリッド加工(シース同士をくっつけたもの)か、ツイストペアかの選択です。長さに沿って接続された絶縁体のセクションでは、ペアの導体間にギャップが形成されないため、複雑な工業作業には固体サンプルを使用することをお勧めします。このようなギャップが形成されると、抵抗差が生じ、ネットワークが切断され、データ伝送が不可能になります。

2022年の最高の産業用イーサネットケーブルのランキング

50メートルまでのエリア

4位:「TWIST 35m、アウトドア、CCA、PE、UTP、4pair、Cat.5e、24AWG、アウトドア、ブラック、35m」

長さ 35 メートルの UTP 4 ネットワーク用に設計されており、有線の産業用 LAN を構築するために使用されます。黒いサンプルは建物の外に敷設するために使用され、制御装置から自動化された生産設備にコマンドを送信するのに適しています。転送速度は 100 Mb/秒を超えません。この製品は、銅メッキされたアルミニウムで構成されており、ドローダウンなしで指定された速度を提供することが保証されています。 ANSI\TIA\EIA-568-B規格に準拠。キットにはキャップ付きの RJ-45 コネクタのセットが付属しており、パッチ コードの形で必要な長さのツイスト ペア セグメントを作成できます。ツイストペアは動作し、-40 ~ +75 °C の温度範囲で屋内および屋外に保管されます。小売チェーンの推奨費用は 878 ルーブルです。

TWIST 35 メートル、屋外、CCA、PE、UTP、4 ペア、Cat.5e、24AWG、屋外、黒、35 m
利点:
  • 内側はカプロン糸です。
  • 十分な品質;
  • 容易なインストール。
欠陥:
  • 見つかりませんでした。

3位:「ツイストペア UTP4 CAT5E 24AWG Cu RIPO 50メートル 001-112012/50」

これは、改善されたカテゴリ 5E に分類される、銅線で作られた 4 対のサンプルです。各コアは誘電体層で絶縁されています - 色の違いを持つ高密度ポリエチレン。この製品は、本番環境での小規模ネットワークのインストールに使用されます。主に、第三者の電磁放射の影響が最小限になる部屋で使用されます。 UTPケーブルの指定は、タイプ、コアのカテゴリと構造の表示、ペアの数、および導電コアの直径(mm)で構成されています。ケーブルに直径のアメリカ規格に準拠した導体がある場合、多くの場合、直径の代わりに AWG 番号が表示されます。番号 24 は、約 0.51 mm のコア直径に対応します。最も典型的なシースは、水平ケーブルに典型的なもので、灰色の PVC プラスチック チューブにチョークを加えたもので、切断時の切断を容易にします。小売チェーンの推奨費用は 2200 ルーブルです。

ツイストペア UTP4 CAT5E 24AWG Cu RIPO 50 メートル 001-112012/50
利点:
  • フォイルシールド;
  • 良質のデータ伝送;
  • 適切な価格。
欠陥:
  • やや壊れやすいベース。

2位:「RJ45イーサネット - 屋外防水」

この製品のコアは、過酷な環境での高速伝送に推奨される、高強度で曲げに強く、耐摩耗性のある PVC 素材でできています。超ノイズ耐性があり、高速信号伝送を保証します。非常に柔らかい耐熱PVC素材を使用することで、曲げ回数は3000万回以上に達します。サンプル自体は、防水、耐油、耐熱 (+80 ℃)、耐紫外線、難燃性です。小売チェーンの推奨費用は 2260 ルーブルです。

RJ45 イーサネット - 屋外用防水
利点:
  • 転送速度 - 80 kbps;
  • 作業温度 — +30 ~ +40 (摂氏);
  • 引張強度 - 200 N;
  • 圧縮強度 - 2000 N。
欠陥:
  • 見つかりませんでした。

1位:「TWIST 50メートル、屋内、Cu(純銅A種)、U/UTP、PVC、4ペア、Cat.5e、24AWG、屋内」

このツイストペア TWIST は、ピッチの異なる 4 つのツイストペアで構成されています。各ペアは 2 つの 24 AWG 銅ストランドで構成され、各ストランドはポリエチレン (HDPE) 絶縁体で絶縁されています。全体的にタフなPVCアウターシェルはとても柔らかく、コーティングは非常に耐久性があります。
固体導体は、直径 0.48 mm の無酸素電気銅でできており、100 MHz の帯域幅と最新の電気通信規格に準拠したケーブルを提供します。帯域幅の制限は、信号が外側の銅被覆回路だけでなくコア全体を移動するため、CCA (銅被覆アルミニウム) よりも高くなります。単芯の銅ケーブルは、銅メッキ アルミニウム (CCA) と比較して、曲がりを恐れず、断線に対してより耐性があります。小売チェーンの推奨費用は 2500 ルーブルです。

WIST 50 メートル、屋内、Cu (純銅クラス A)、U/UTP、PVC、4 ペア、Cat.5e、24AWG、屋内
利点:
  • 相対信号伝搬速度 (NVP) - 68%;
  • 高品質のコネクタが含まれています
  • 優れた断熱性。
欠陥:
  • 見つかりませんでした。

フルスイッチングフィールド (100 メートル以上) の場合

4位:「Cabeus IE-4-SOLID F/UTP Cat5e 4X2X24AWG」

このような 4 ペアのサンプルはカテゴリ 5e を持ち、ツイスト ペアに基づいて作成され、産業用イーサネット ネットワークで使用するように設計されており、最大 1 Gbit / s の速度でデータを伝送します。この製品は、シールドされた F/UTP 設計で製造されており、建物の内外の固定敷設を目的としています。導体の直径は 0.50 mm (24 AWG) です。シールドは、ドレイン導体を備えたポリエステル アルミ ホイルでできています。アウターシースは耐紫外線PVC製。インナーシェルもPVC製です。外側のシースには、ケーブルの長さのメーター マークがあります。過酷な産業環境において、保護等級 IP67 のシステムで使用できます。小売チェーンの推奨費用は 30,600 ルーブルです。

Cabeus IE-4-SOLID F/UTP Cat5e 4X2X24AWG
利点:
  • 高品質の保護;
  • 伝送速度の向上;
  • 可能な路上敷設。
欠陥:
  • 見つかりませんでした。

3位:「ベルデン 8761.01305」

これはシングル ツイスト ペア、22 AWG、スズメッキ銅より線導体、ポリエチレン コア絶縁、改善されたショート フォールド (100% カバレッジ) を備えた全体的な Beldfoil Z フォールド アルミ ホイル シールド、より線ドレイン ワイヤが含まれ、PVC アウター シースです。範囲:産業任命。制御と監視、低周波信号の送信の機能を実装するために使用されます。シールド
Beldfoil Z-Fold アルミニウム処理ポリエステル フィルム製で、短い折り目を 100% カバーします。小売チェーンの推奨費用は 53,000 ルーブルです。

ベルデン 8761.01305
利点:
  • ケーブル外径 - 4.4 mm (公称);
  • 動作温度: -20°C - +60°C;
  • 最大。引張力: 120 N;
  • 最小曲げ半径:44.0mm。
欠陥:
  • 見つかりませんでした。

2位:「ベルデン 7929A 0101000」

このモデルは、産業用イーサネット、ギガビット イーサネット、100BaseTX、100BaseVG ANYLAN、155ATM、622ATM、NTSC/PAL、AES/EBU デジタル ビデオ、AES51、RS-422、RJ-45 ネットワークで使用されます。好ましくない、ノイズの多い環境で使用されます。最大 200 MHz の周波数で動作します。過酷な環境や屋外での使用に適しています (CMX-Outdoor)。ライザーおよびケーブルダクト (CMR) への取り付けに適しています。 ISO/IEC 11801 カタログに適合。 5e、ANSI/TIA/EIA 568B.2 カテゴリ。 5e、NEMA WC-63.1 ネコ。 5e、NEC / (UL) に準拠: CMR、CMX-Outdoor、UL 444。推奨小売価格は 112,700 ルーブルです。

ベルデン 7929A 0101000
利点:
  • 外国基準による完全認証;
  • 幅広い使用範囲;
  • 報告されている信号伝送率は 70% (公称) です。
欠陥:
  • やや高値。

1位:「ハイパーライン IUUTP4-C5E-S24/1-FRPVC-GY」

この導体設計はソリッド、AWG - 24、絶縁体の導体直径 - 0.85 mm、絶縁体の導体直径の最大偏差 - 0.05 mm、導体絶縁体は FEP (フッ素化エチレン プロピレン) テフロンです。ベイ全体の長さは 500 メートルです。小売チェーンの推奨費用は 181,000 ルーブルです。

ハイパーライン IUUTP4-C5E-S24/1-FRPVC-GY
利点:
  • 1つのベイから本格的なフィールドを編成することができます。
  • 頑丈な断熱材;
  • 品質と価格の良い組み合わせ。
欠陥:
  • 見つかりませんでした。

結論

自動化された製造装置にアクセスできるようにするには、適切な産業用イーサネット ケーブルを使用することが重要です。ネットワーク コンポーネントとコンダクタの障害は、ネットワーク障害の 70% 以上の原因であり、残りの 20% は OS が原因であり、残りは運用アプリケーションが原因です。これらのコンポーネントのコストは、ダウンタイムのコストが 1 分あたり数千ドルに達する可能性があるネットワーク障害によって引き起こされる損害と比較して最小限です。

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