如何确保工业以太网电缆符合标准、应用

在过去的20年里，以太网已经成为工厂车间在路由和工业网络监控级别的主要通信手段，应用程序包括Modbus TCP/IP、EtherCat、Ethernet /IP和Profinet。

随着工业物联网(IIoT)和工业4.0的出现，以及即将到来的高级物理层(APL)单对以太网(SPE)应用的发展，以太网继续沿着自动化金字塔向下发展到现场/IO级别。根据市场研究未来(Market Research Future)最近的报告，工业以太网市场预计将以23.1%的复合年增长率增长，到2025年预计将达到709亿美元。

随着现场级以太网成为现实，长期依赖现场总线通信的工业网络边缘设备将迅速转向具有增强特性和功能的可互操作数字设备。这些设备将轻松集成到现有的以太网网络中，实现从现场到云端的数据无缝传输，最终简化网络架构，推动运营技术/信息技术(OT/IT)融合，改善网络安全，并使用数据分析优化工业运营、生产力和效率。

随着自动化工程师努力实现端到端工业以太网网络，他们需要了解网络的性能不仅仅取决于有源设备和交换机。超过一半的工业以太网问题实际上可以追溯到电缆厂的问题，由于不良的安装实践和极端温度、湿度、腐蚀性化学品、振动、弯曲和干扰等环境因素的影响，所有这些都成为工业以太网走向现场层面的更大问题。遵循基于标准的最佳实践并执行认证测试可以在很大程度上确保工业以太网电缆工厂达到标准。

遵循工业电缆标准

在设计和部署工业以太网电缆工厂时，必须遵循行业电缆标准。虽然可能需要遵循特定的行业标准(例如，运输、核等)，但主要的布线标准，如ANSI/TIA-1005工业场所的电信基础设施标准和ISO/IEC 11801信息技术-客户场所的通用布线，对于确保电缆厂的正确规划和安装至关重要。除了规定公认的电缆和连通性、电缆距离和配置外，这些标准还结合了MICE规范，以定义适用于电缆的潜在环境条件。

MICE描述了机械、入口、气候/化学和电磁三个严酷度的特征——1级用于日常商业办公环境，2级用于轻工业环境，3级用于工业环境。标准中包含的MICE表为每种特性提供了特定的参数，如振动(机械)、浸泡(入口)、温度(气候)和静电放电(电磁)。重要的是要注意，每个特征的严酷程度可能不同。理论上，用户可以拥有一个级别为3的机械环境，级别为2的入口环境，级别为1的气候和电磁环境(即M3I2C1E1)。

当涉及到组成电缆工厂的组件时，MICE表可用于指导产品选择并确保性能。例如，电缆可能需要屏蔽以防止电磁干扰(EMI)，或者需要能够承受极端温度的护套材料。连接器需要特别检查，因为它们可能是一个入口点，可能需要密封以进行保护。它们也可能或能够承受持续的振动。例如，M系列锁定连接器(例如M12)通常用于工业以太网，因为它们具有锁定螺钉型连接，不会因振动而松动。

执行certificationt美国东部时间

安装后的认证测试是必不可少的，以确保电缆装置符合行业标准并满足所有要求的规格。这是确保网络正常运行的唯一方法。它还可以帮助识别有故障的组件，并且通常需要供应商对布线系统进行保修。

任何受雇安装电缆厂的电缆承包商都应被要求进行合规测试，并为每条电缆链路提供有文件记录的结果。理想情况下，任何执行认证测试的人都应该确保测试仪能够测试到特定的电缆标准，如TIA-1005，并为工业连接(即M系列和未来的SPE连接器)提供支持。在遵从性测试期间测量的一些关键性能参数包括:

• 电线图-布线最基本的要求是一端的引脚与另一端的正确引脚连接，以保证连续性。这在线图测试期间进行验证，该测试测试打开、断开、反向对、交叉对和分割对。
• 长度,工业以太网应用被限制在一个特定的长度。电缆太长会导致信号太弱，无法正常到达远端。以太网还被设计为期望在一定的时间范围内响应，超过长度引起的延迟可能会干扰这个时间，这对于时间敏感的工业应用来说尤其需要考虑。
• 相声,这是一种测量电缆对之间电磁干扰的方法，在一对电缆上传输的信号可能会干扰另一对电缆上的信号并导致故障。
• 〇盾牌完整性许多工业以太网电缆采用屏蔽来减少电磁干扰，但为了使屏蔽有效工作，电缆必须在其整个路径上进行屏蔽。这是通过屏蔽完整性测试来验证的。
• 横向转换损耗(TCL) -这是一种衡量电缆在对的两根电线上传输相等(平衡)信号能力的指标。如果信号不相等，外部噪声会引起干扰并使信号失真。TCL可以帮助确定电缆是否容易受到EMI的影响，这就是为什么TIA和ISO在每个级别(E1、E2、E3)的MICE中包含“E”的TCL参数。

认证测试也是防止停机的最好方法和很快解决故障。如果您使用电缆承包商进行初始部署和测试的工业以太网电缆厂，似乎不值得投资认证测试仪安装后的故障排除。然而,成本可以很容易在正常运行时间长，不用雇人回来一个电缆承包商做的故障排除。与其花费数小时更换可疑的电缆，只需几秒钟的测试就可以验证它是否可靠。好吧。如果电缆坏了，测试仪中的诊断可以帮助确定问题。

Mark Mullins是公司的产品经理福禄克网络。由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com。

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关键词:工业以太网，以太网安全

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