將傳統以太網網絡集成到工業領域時,主要無法解決的問題是,通過 TCP/IP 協議的信息包路由和傳遞無法在實際規模上提供所需的性能水平,這對於許多自動化設備的運行至關重要。控制和處理系統,例如,同一工廠。工業應用需要完全利用最大以太網物理層的不同通信協議,並且可以支持多個傳感器、控制器、操作機制和應用程序之間的某些通信。這就是工業以太網的設計目的,它需要特殊類型的電纜來保持通信。
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這種類型的數據傳輸協議屬於以太網的主要集合,它與常規設備“綁定”,即通過網絡和傳輸 Internet 協議的物理層和鏈路層的工作都集中在專門開發的應用程序級別(使用特殊程序)。整個網絡專注於通過不斷甚至過度監控它們來不斷維護網絡內數據傳輸/接收的正確性,特別是對於那些更需要生產特定操作的點。
工業以太網使用更可靠的設備和電纜消耗品,這些設備和電纜消耗品具有與通常連接器截然不同的特殊連接器。特別是,它們旨在承受更惡劣的環境條件,這對於大多數大型製造企業來說都是典型的(一個很好的例子是在高溫下大型冶煉廠的網絡運行)。因此,所考慮的電線類型應具有更強大的過濾、屏蔽、接地水平,這將有助於它應對“骯髒”的環境電磁背景(即乾擾和輻射)。
在這件事上,有幾個與工業電線相關的標準:
由此可以清楚地看出,本地家庭或辦公室交換字段可能會偏離指定的標準,因為。他們的接線不是在極其困難的條件下操作的,關閉他們的操作不太可能停止任何關鍵的生產過程。
所考慮的耗材類型的主要內容是其性能和可靠性。性能將由以下部分組成:
可靠性要求包括:
至於辦公電纜,防止附近高電磁活動區域的負面影響的保護水平對於工業電纜也很重要。例如,現場可以直接鋪設在進行電弧焊的現場,其設備會嚴重扭曲背景。這同樣適用於開關繼電器和其他交流電源。通常,在這樣的地區,網絡部分甚至可能不需要一般的 F/UTP 保護,而是單獨的 S/FTP。
工業佈線與傳統佈線的不同之處在於對額定工作溫度和護套材料的特殊要求。對於正在考慮的消耗品,後者標準地由聚氯乙烯製成,因為它在生產方面並不太貴。但是,對於專業化企業,可能需要更耐用的外殼。其中包括氟化乙烯聚丙烯 (FEP) 或熱塑性彈性體 (TPE)。這種保護能夠承受 -50 到 +125 攝氏度的極端極端溫度,而經典的 PVC 保持在零度到 +75 度的水平。而且,FEP 和 TPE 套管更靈活,能抵抗直接的紫外線輻射,可以放置在海水、重液體油性物質中。此外,聚氨酯是一種流行的外殼材料,它當然不能在 TPE 和 FEP 那樣寬的溫度範圍內工作,但它具有更高的拉伸強度、更高的耐化學性,並且可以成功地抵抗磨損。由此我們可以得出結論,聚氨酯的機械強度更高,實踐表明它很難斷裂/切割。他們可以通過沖壓完美地裝備中央核心。我們還應該提到熱塑性聚氨酯和氯化聚乙烯。它們是最耐用、最昂貴的,但遠不是最環保的(它們廣泛用於危險行業)。
雙絞線工業以太網電纜也可作為絞合或單芯使用。絞合電纜在大規模生產中的使用方式與在辦公室中使用的方式完全相同——用於跳線,這是由於它們具有特殊的靈活性。唯一的區別是它們不僅限於通信功能,因為在生產中存在許多情況,其中線材處於恆定運動並且可能受到扭曲/拉伸(例如,輸送機器人的移動部件)。
當工業以太網線與任何電源線接觸時,並行載流電纜和以太網電纜必須分開——它們之間必須至少有 20 到 30 厘米的自由空間。這種分離越大,數據傳輸就越穩定。如果將線畫在金屬管內,則這種保護罩的每一部分都必須牢固地連接到下一部分,從而產生牢不可破的鏈條效果。如果您必須在配電板內鋪設電線,則與導電元件的最小距離應至少為 3 厘米。在這種情況下,應避免強烈彎曲。
工業以太網中不使用標準分配集線器,因為它們只不過是多個端口上的中繼器。最好在線路上使用專門的管理交換機。工業交換領域的非管理型交換機也是可以接受的,但前者更可取,雖然它們更昂貴。
工業以太網具有三種類型的流量:
通常,標準企業電纜可以輕鬆達到每秒 100 次傳輸。但是,在任何領域都會有一定量的傳輸(傳輸的信息)不直接執行任何管理/生產功能,例如,打印機定期向控制中心報告其狀態(粗略地說,打印機有時必須報告到他準備工作或不能工作的主機)。通過這種方式,為有線網絡提供託管交換機將允許根據其重要性對信號進行優先級排序,並更加關注實際的生產團隊。
即使在今天,大型企業中的大多數網絡工程師都在使用可以說是有創意但並不總是有效的工業以太網電纜鋪設選擇。一個生動的例子可以是(已經是舌頭的談話)用黑色電工膠帶或膠帶將電線連接到水管的方法。然而,這樣的方法,在發生故障的情況下,會顯著增加維修成本,並且有助於高速信息傳輸的恢復遠非快速。
電纜的安裝,就像電纜本身一樣,必須符合未來的運行條件及其具體情況。例如,設計用於冶煉冶金車間、汽車自動輸送機裝配的電纜不太可能適合在冷藏庫中工作。有關耗材的所有必要信息都可以從隨附的文檔中收集,由於符合國際認證水平的要求,該文檔具有有關安裝和使用特徵的最大數據。正確地為工業網絡提供正確類型的電源線,可以從質量上減少停機時間以及維修成本。
對於典型的辦公室來說,他們的以太網網絡安裝在相對安靜和乾淨的環境中是很典型的,在這種環境中,電線很容易隱藏在牆後、地板下或天花板中。對於網絡設備本身來說,無論是主動還是被動,只要找到一個安全區就足夠了。
在工業領域,情況則完全不同。所有電線、連接器等事實上,這些元素是整個自動化控制系統不可分割的一部分,並且永久處於惡劣的環境條件下。簡單的以太網線,即使是最昂貴的等級,也無法在這樣的環境中長期存在。因此,行業要求整個開關領域有一定的實力。由此可見,辦公解決方案不適合工業用途。所使用的耗材必須適合在劇烈摩擦條件下運行,考慮到與燃料和潤滑劑直接接觸的可能性,對高電磁輻射反應平靜,能夠在非常高或非常低的溫度條件下工作,成功承受電壓波動,以及振動和機械負載。
在購買之前,您必須完成幾個基本步驟:
專為長度為 35 米的 UTP 4 網絡設計,用於構建有線工業 LAN。黑色樣品用於鋪設在建築物外,適用於從控制裝置向自動化生產設備傳輸命令。傳輸速度不超過 100 Mb/秒。該產品由鍍銅鋁製成,保證提供指定的速度而不會出現回縮。符合 ANSI\TIA\EIA-568-B 標準。該套件配有一組帶蓋的 RJ-45 連接器,可讓您以跳線的形式製作所需長度的雙絞線段。雙絞線可在 -40 至 +75 °C 的溫度範圍內工作並儲存在室內和室外。零售連鎖店的建議費用為 878 盧布。
這是一個 4 對樣品,由銅線製成,屬於改進的 5E 類。每個芯都用絕緣層絕緣 - 具有色差的高密度聚乙烯。本產品用於生產中小型網絡的安裝。它主要用於第三方電磁輻射影響最小的房間。 UTP電纜的名稱包括類型、線芯類別和結構的指示、線對的數量和導電線芯的直徑(以毫米為單位)。如果電纜具有符合美國直徑標準的導體,則通常使用 AWG 編號而不是直徑,其中數字 24 對應於大約 0.51 毫米的芯線直徑。最典型的護套是水平電纜的典型護套,它是灰色的 PVC 塑料管,添加了粉筆以便在切割過程中更好地折斷。零售連鎖店的建議費用為 2200 盧布。
本產品核心採用高強度、抗彎、耐磨的PVC材料,推薦用於惡劣環境下的高速傳輸。超強抗噪能力,保證高速信號傳輸。通過使用非常柔軟的耐熱 PVC 材料,可能彎曲的次數可以達到 3000 萬次以上。樣品本身防水、耐油、耐熱(+80攝氏度)、抗紫外線、阻燃。零售連鎖店的建議費用為 2260 盧布。
這種雙絞線 TWIST 由 4 根不同間距的雙絞線組成。每對由兩根 24 AWG 銅絞線組成,每根絞線都採用聚乙烯 (HDPE) 絕緣材料進行絕緣。整體堅韌的 PVC 外殼非常柔軟,但塗層非常耐用。
實心導體由直徑為 0.48 mm 的無氧電銅製成,可提供 100 MHz 的帶寬和符合現代電信標準的電纜。帶寬限制高於 CCA(銅包鋁),因為信號在整個內核中傳播,而不僅僅是外部銅包電路。與鍍銅鋁 (CCA) 相比,單芯銅電纜不怕彎曲,更耐折斷。零售連鎖店的建議費用為 2500 盧布。
這種四對樣本具有 5e 類,基於雙絞線製成,設計用於工業以太網網絡,數據傳輸速度高達 1 Gbit / s。該產品採用屏蔽 F/UTP 設計,適用於建築物內外的固定鋪設。導體直徑為 0.50 mm (24 AWG)。屏蔽層由帶有漏極導體的聚酯鋁箔製成。外護套由抗紫外線 PVC 製成。內殼也由PVC製成。在外護套上有電纜長度的米標記。它可用於防護等級為 IP67 的系統,用於惡劣的工業環境。零售連鎖店的建議成本為 30,600 盧布。
這是單雙絞線,22 AWG,鍍錫銅絞線,聚乙烯芯線絕緣,整體 Beldfoil Z 型折疊鋁箔屏蔽,具有改進的短路折疊(100% 覆蓋),包括絞合排擾線,PVC 外護套。適用範圍:行業預約。用於實現控制和監測、傳輸低頻信號的功能。屏蔽
採用 Beldfoil Z-Fold 鍍鋁聚酯薄膜製成,具有改進的短折疊、100% 覆蓋率。零售連鎖店的建議成本為 53,000 盧布。
該型號用於工業以太網、千兆以太網、100BaseTX、100BaseVG ANYLAN、155ATM、622ATM、NTSC/PAL、AES/EBU數字視頻、AES51、RS-422、RJ-45網絡。它用於不利的、噪聲飽和的環境中。工作頻率高達 200 MHz。適用於惡劣環境和戶外(CMX-Outdoor)。適合安裝在立管和電纜管道 (CMR) 中。符合 ISO/IEC 11801 目錄。 5e,ANSI/TIA/EIA 568B.2 目錄。 5e,NEMA WC-63.1 貓。 5e,符合NEC/(UL):CMR、CMX-Outdoor、UL 444。建議零售價為112,700盧布。
這種導體設計是實心的,AWG - 24,絕緣導體直徑 - 0.85 毫米,絕緣導體直徑的最大偏差 - 0.05 毫米,導體絕緣是 FEP(氟化乙烯丙烯)特氟隆。一個完整的海灣長度為500米。零售連鎖店的建議成本為 181,000 盧布。
正確的工業以太網佈線對於保持任何自動化製造設備的可訪問性至關重要。網絡組件和導體的故障佔網絡故障的 70% 以上,其餘 20% 由操作系統負責,其餘的由生產應用程序負責。與網絡故障造成的損失相比,這些組件的成本是最小的,其中停機成本可以以每分鐘數千美元來衡量。