對抗惡劣環(huán)境 保障網(wǎng)絡傳輸

眾所周知，以太網(wǎng)及TCP/IP 通信技術在IT行業(yè)已獲得了巨大的成功，近年來隨著工業(yè)用戶對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的需求越來越高，大量設備已經(jīng)具有了數(shù)據(jù)采集和通訊能力，而且支持基于以太網(wǎng)的IP傳輸、辦公/生產(chǎn)一體化的趨勢已日益明顯。

工業(yè)以太網(wǎng)在綜合工廠中控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和辦公網(wǎng)絡中的應用，使管理者能通過實時信息實現(xiàn)對工藝控制和生產(chǎn)力的改進，并可從任一位置能夠對多個地點進行過程控制和監(jiān)控。在生產(chǎn)制作過程采用以太網(wǎng)會帶來：單位帶寬費用低、布線花費節(jié)省、非常簡易的與商業(yè)結構進行連接等顯著優(yōu)點。

1 工業(yè)以太網(wǎng)——以太網(wǎng)在工業(yè)領域的延伸

目前，工業(yè)以太網(wǎng)在自動化領域已有了不少成功應用，主要集中在以下幾個方面：

◆ 車間級信息集成：主要有專用生產(chǎn)設備、專用測試設備、條碼器、PC 機及以太網(wǎng)絡設備;主要功能是完成車間級生產(chǎn)信息及產(chǎn)品質量信息的管理。

◆ 管理層信息網(wǎng)絡：即支撐工廠管理層MIS系統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡，主要完成如ERP 的信息系統(tǒng)。

◆ SCADA 系統(tǒng)：特別是一些區(qū)域廣泛、含有計算機廣域網(wǎng)技術、無線通信技術的SCADA 系統(tǒng)，如城市供水或污水管網(wǎng)的SCADA 系統(tǒng)、水利水文信息檢測S C A D A 系統(tǒng)。

◆ 個別的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡：個別要求高可靠性和一定實時性的分布式控制系統(tǒng)也采用以太網(wǎng)+TCP/IP 技術，如水電廠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，并獲得很好的效果。

工業(yè)以太網(wǎng)與辦公以太網(wǎng)的主要差別：工業(yè)以太網(wǎng)對實時性的要求及設備的遠端供電;需要極度的可靠性，特別是在惡劣的工作環(huán)境中;具有在苛刻的環(huán)境下運行的能力。

2 工業(yè)連接器——承受惡劣環(huán)境的新型接口

作為工業(yè)以太網(wǎng)的重要基礎設施的綜合布線系統(tǒng)，不能簡單照搬樓宇布線的套路，這樣的綜合布線系統(tǒng)，經(jīng)常是不到一兩年時間就暴露出點位設計移動、線纜路由變更、產(chǎn)品腐蝕磨損變形、傳輸性能下降等頑癥，使得用戶不得不花費大量人力、財力進行整改甚至重新施工。

在惡劣的工業(yè)環(huán)境中，比如礦業(yè)、汽車業(yè)、海運、醫(yī)療、精細化工、主題娛樂園、食品加工、電力等環(huán)境中，灰塵、溫度、潮濕、電磁干擾或振動都會對數(shù)據(jù)信號的物理傳輸鏈路產(chǎn)生很大的影響。而在大型的生產(chǎn)/ 組裝/ 加工型企業(yè)，設備/流水線的采購安裝并不是同時發(fā)生，而是根據(jù)投資、市場的變化循序漸進，并且充滿變數(shù)，與之相配套的信息點位也是個未知數(shù)。如何在不影響當前生產(chǎn)的前提下安裝或調整線路是對傳統(tǒng)綜合布線的一個挑戰(zhàn)。

為此，各綜合布線廠家推出了—工業(yè)連接器產(chǎn)品。傳統(tǒng)連接器產(chǎn)品在置于極端的灰塵、溫度、潮氣、電磁干擾或振動環(huán)境下，則性能和可靠性將受到損害。工業(yè)連接器能提供強大的以太網(wǎng)連接，并能抵御最為惡劣的環(huán)境，比以前任何以太網(wǎng)連接頭更堅硬、強壯及性能穩(wěn)定，能滿足目前生產(chǎn)行業(yè)及任何常規(guī)工廠場所的應用需求。

2.1 工業(yè)標準的倡導

在意識到需要后，TIA(電信工業(yè)協(xié)會)和IEC(國際電工委員會)已要求標委會制定相關工業(yè)布線標準，TIA于1999年末組織了TR-42.9 工業(yè)電信基礎小組，其目標是為超過一般商業(yè)大樓標準范疇的工業(yè)大樓，建筑及園區(qū)等環(huán)境發(fā)展相應的標準。IEC 則希望在TIA 工作的基礎上再建立補充標準。TR-42.9目前在造型一種工業(yè)適用的連接器接口方面已經(jīng)有了很大的進展。

ODVA(開放設備網(wǎng)絡供應商協(xié)會)和JSIG(控制網(wǎng)絡行業(yè)小組)正在制定一種以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議(EtherNet/IP)發(fā)展標準。除了規(guī)定連接器接口外，TR-42.9 還定義了接口必須適合的環(huán)境要求。TR-42.9的工作是在IEC早期有關“(IP)國際保護”守則上的擴充，這個守則里為一些接口附件定義了一些環(huán)境要求，如使用兩位數(shù)字表示了一個封閉附件為接口提供的保護等級。TR-42.9在為匹配的工業(yè)密封插頭和插座進行規(guī)劃時運用了上述的守則。第一位數(shù)字指密封體對固體材料的抵抗力，第二位數(shù)字指對液體腐蝕的抵抗力。

為了保證連接頭在惡劣環(huán)境下能可靠發(fā)揮以太網(wǎng)性能，TR-42.9很可能建議遵循IP 67守則。IP 67指當一個連接頭被密封后，可防止灰塵的進入和短時間和水浸。除了灰塵和水，最終的TR-42.9 工業(yè)標準還將關注其它因素：

(1)濕氣/ 水蒸汽

傳統(tǒng)的連接器如置于中等潮濕環(huán)境下，會隨著時間的變化而受到腐蝕，并導致斷斷續(xù)續(xù)的傳輸問題。在嚴重的情況下，插座內(nèi)的連接針腳甚至會全部腐爛。另外，任何浸沒和液體飛濺也是不能容忍的。

(2)腐蝕性材料

工業(yè)環(huán)境下是經(jīng)常會遇見腐蝕性氣體和液體情況的。象油、氣和化學物質能侵蝕外面的連接器護蓋、插頭和插座的金屬腳、線纜外套等。

(3)極端溫度

現(xiàn)在的連接器一般能忍受-10℃～60℃的溫差，對于絕大部分辦公和一般工業(yè)環(huán)境是沒有問題的。但是，如果放在極端的惡劣溫度環(huán)境下，超過范圍的溫度會導致傳輸錯誤和可靠性問題。

(4)振動

當置于極端振動環(huán)境，標準連接器會引起反作用力。經(jīng)過一段時間后，插頭和插座的連接將會逐漸磨損，針腳在連接點會凹陷下去，降低可靠性。而且，在這種磨損過后，如暴露于蒸汽環(huán)境，又會進一步引起腐蝕。

(5)電磁干擾

嚴重的電磁干擾源通常有臨近數(shù)據(jù)通路的生產(chǎn)設備，電力通道。機器和電氣通道等。機器和電氣通道產(chǎn)生電場，并能耦合入數(shù)據(jù)通路中導致噪音，破壞數(shù)據(jù)信號的完整性。

2.2 用戶市場上的工業(yè)連接性

布線系統(tǒng)顧問、設計及安裝工程師正更多地面對富有挑戰(zhàn)性環(huán)境。有時在安裝時會有部分或整個地點由于環(huán)境因素產(chǎn)生連接性問題，如可能被水浸的房間、易于粘灰的區(qū)域及位于極端溫度環(huán)境下的地點。

今天，當設計和安裝技術人員面對這些問題時，一些人會考慮放棄傳統(tǒng)的連接器并希望等待最好的產(chǎn)品。在本刊近期的調查中了解到在工業(yè)環(huán)境下傳統(tǒng)布線產(chǎn)品的使用情況。布線插座長時間暴露在潮濕空氣，沒有得到任何保護，其接觸腳將腐蝕并會導致最后的損壞。另一種方案是為用戶提供一個保護套件來隱藏連接器，是用特殊設計來替代場所盒保護連接免受水和碎屑的損害。

2.3 工廠場所上的連接性

生產(chǎn)市場上，目前正興起這樣的需求：人們要在工廠場所上有堅固的連接性。許多廠家正在推動企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)，使內(nèi)部動作流水化，提高產(chǎn)品實用性，減少產(chǎn)品成本。實施有效的ERP 的關鍵是能夠精確，實時地進行數(shù)據(jù)處理。但是，現(xiàn)今多數(shù)正在使用的生產(chǎn)設備不能無縫地在工廠場所和企業(yè)網(wǎng)絡間收集傳送通信數(shù)據(jù)。而一些領先的生產(chǎn)商已經(jīng)提供了工廠EtherNet/IP 系統(tǒng)配置，為ERP應用收集數(shù)據(jù)等自動化產(chǎn)品設備。據(jù)估計，到2004年，超過22% 的新的生產(chǎn)設備將有以太網(wǎng)連接。一旦新一代產(chǎn)品觸及市場，內(nèi)部網(wǎng)絡將無縫延伸至工廠場所。

工業(yè)以太網(wǎng)主要應用在如采礦業(yè)、精煉廠、自動設備、生產(chǎn)車間等，在這些環(huán)境里，腐蝕性氣體和液體由機器人設備產(chǎn)生的極端電磁干擾、振動、高溫是很平常的。而高效穩(wěn)定的工業(yè)連接頭在工廠場所和ERP 應用間提供必需的連接——保持數(shù)據(jù)順暢并提供競爭優(yōu)勢。

3 工業(yè)連接器的發(fā)展

隨著技術發(fā)展，以太網(wǎng)在工廠自動化車間監(jiān)控層及管理層將成為主要應用技術，特別是采用TCP/IP協(xié)議可與互聯(lián)網(wǎng)連接，是未來eManufactory的技術基礎。在所有企業(yè)運作領域，包括惡劣環(huán)境實現(xiàn)無縫網(wǎng)絡方案已觸手可及，用戶在評測苛刻環(huán)境布線時將會有一個理想方案——綜合布線工業(yè)連接器!

文章編輯：CobiNet(寧波)，本公司專注于電訊配件,銅纜綜合布線系列領域產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)七類,六類,超五類屏蔽網(wǎng)線雙絞屏蔽線及相關模塊配件,歡迎來電咨詢0574 88168918；

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