工业以太网信号清晰度

最佳实践和最新技术有助于确保通过工业以太网接收的信息代表所需的测量或指令。这些要求包括正确的接地、电缆布放、适当的屏蔽和电缆长度。

作者:Helge Hornis博士 2012年3月5日

以太网协议安全地将数据从源传输到接收器。在这种情况下,“安全”是指A发送和B接收的数据是:

  • 被识别为未损坏
  • 明确标识为损坏的,以便重复机制接管,尝试重新发送数据并获得未损坏的副本到B。

应该理解的是,以太网协议设计者试图尽可能地保护这些数据。以太网帧(OSI 7层模型的第2级)使用32位CRC(循环冗余检查),很难欺骗,接收到未识别但仍然损坏的数据是如此不可能,以至于可以忽略它。因此,安装程序和用户可以自行决定是否要通过糟糕的安装来撤消这些努力。在植物噪声会干扰电线上的数据的情况下,可能会发生几种情况。

  • 如果干扰很少发生,则数据最终将不受干扰地到达B。不幸的是,重复传输的要求延迟了数据的到达。
  • 在另一种情况下,A可能永远无法在获得新的更新之前成功地将数据传输给B。当这种情况发生时,到达B的数据比在更好的情况下“跳跃”得更多,这是延迟接收的另一个可能后果。
  • 第三种也是最糟糕的情况是A不能向b传输任何数据。然而,设计良好的通信系统的用户可以非常确信他们获得的任何数据都是好的。换句话说,“网络信号清晰度”是给定的。

一旦确定了不良的安装实践是导致数据延迟到达B或根本没有到达B的主要原因,那么了解良好安装实践的要素就会有所帮助。

适当的接地

设备必须正确接地。许多硬件制造商花费大量的时间和精力来设计接地耳和接地端子到他们的产品中。使用它们。不要试图用24号线来为设备接地,以节省几分钱。由于我们正在讨论网络,因此PLC很可能位于离数据源相对较远的地方。如果是这样,最好确保整个机器都接地到相同的电位。如果不是这种情况,可以选择屏蔽网线使这些机器部分具有相同的电势,但这种类型的电缆不打算做重型实芯或编织线电缆的工作,这些电缆旨在提供从设备到接地的低电阻路径。

相反,断开的机器部分必须通过重型接地带连接,并连接到坚实的接地连接。当屏蔽电缆进入金属接线盒时,应立即将屏蔽层拆下,并在电缆进入的位置连接到金属接线盒上。这种方法可以确保屏蔽上的噪声不会被带到接线盒内的设备附近,而是立即被转移到地面。

正确布线

一台典型的机器有许多不同的电力消耗,其中一些,例如电机和驱动器,往往会产生更高水平的电磁噪声。最常见的错误之一是将电机电缆靠近网络电缆。不要这样做。经验法则是将电源和控制分开4英寸。到20英寸。,这是一个越多越好的例子。

正确选择硬件

成功的网络实现的第一步是选择设计良好的硬件。这包括网络基础设施以及所有其他组件。回到驱动器的例子,使用较少电磁(EMC)发射的驱动器的安装本质上比使用严重污染频谱的驱动器的安装问题要少。

屏蔽电缆吗?不要被误导

许多工程师想要加倍努力,指定屏蔽线。唯一的问题是,大多数屏蔽线是无用的!为了使屏蔽线工作,屏蔽必须以某种方式连接到机器接地。不幸的是,在典型的屏蔽线组中,屏蔽只是沿着电缆的长度延伸,而不是连接到连接器或连接螺母。这种脐带的唯一优点是它的机械强度大。任何外部噪音“沿着屏蔽”将不会被转移到地面和远离信号线。相反,噪声信号将有机会在连接器的信号引线上跳跃。

保持电缆短

任何电缆都可以充当天线。保持简短。此外,不要帮助噪音进入你的信号环路长段不必要的电缆沿着机器。这就把电缆变成了变压器,使不需要的信号更容易耦合到线路上。

免费的帮助

当信号电缆放置在开放式电线管道内时,将其推入角落。这样,管道的底部和侧面都有助于屏蔽电缆免受外部噪音的影响。

铁酸盐

在噪声以高能脉冲的形式出现的情况下,铁氧体是一个好主意。为获得最佳性能,网线应绕铁氧体绕几圈。确保在电缆的每一端也这样做。更好的是,铁氧体应该用在那些首先产生噪音的电缆上。你的电脑显示器的电源线有这样一个铁氧体是有充分理由的。

什么时候不用屏蔽

虽然以太网电缆应该被正确地屏蔽和接地,但对于与以太网一起工作的as接口网络来说,这并不一定是这样的。该网络设计用于非屏蔽电缆,非常重要的是,两根引线都不应接地。虽然在最恶劣的电磁污染环境中屏蔽是可能的,而且可能是有用的,但使用屏蔽电缆将导致可能的线段长度减少30%。

请参阅下面的“在线额外”信息。

Hornis是倍加福智能系统集团的经理。编辑:Mark T. Hoske,内容经理,控制工程, CFE传媒,mhoske (at) cfemedia.com

www.pepperl-fuchs.us

//www.globalelove.com/networks

在线额外

自动化网络:物理层整合;以太网协议不一致

虽然“自动化网络”的世界变得越来越简单,但这种说法需要进一步解释和修正。的确,以太网得到了大部分的关注,大多数专业人士都认为它将是未来的技术,但这并不意味着我们只需要担心一种基于以太网的网络技术。

一旦以太网获得一定程度的接受,战斗就发生了变化。主要的PLC制造商各自开发了自己的“开放”以太网协议风格,有效地在电缆上达成一致,但仅此而已。Profinet不与以太网/IP对话,也不与EtherCAT对话。不幸的是,对于用户来说,并没有获得那么多,但已经取得了一些进展

  • 由于pc带有以太网端口,因此配置使用这些基于以太网的网络的plc变得更加容易。没有必要使用专用硬件适配器将RS232转换为所选的网络。
  • 大多数以太网设备都支持通过网页进行某种设置和/或诊断。这很好,因为web浏览器可以变成可视化和诊断工具。
  • 物理网络基础设施(电缆、交换机和连接器)有可能(但不能保证)用于任何类型的以太网解决方案。这对于发现自己在市场上为多个plc开发的机器制造商很有帮助。
  • 以太网解决方案的安装规则与协议无关。这很有帮助,因为Profinet的良好安装实践也将是以太网/IP的良好安装实践。
  • 以太网协议安全地将数据从源传输到接收器。

这个建议也适用于as接口,即在以太网下广泛使用的低级I/O网络。更具体地说,假设误码率为10-4(即,平均每10,000个数据位中有1个被外部影响损坏),一个AS-Interface系统每天运行24小时,一年365天,大约2300年将有一个未被发现的错误,显然这是一个可以忽略的水平。