編者按:以太網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)中無可爭議的霸主,近些年來它一直牢牢占據(jù)著商業(yè)辦公環(huán)境的領(lǐng)地,而控制和自動化領(lǐng)域也正在朝著這一開放式的、基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)發(fā)展。然而,您是否以為接待前臺所采用的電纜也可以滿足工業(yè)過程控制和自動化技術(shù)環(huán)境的苛刻要求呢?
您是否有過工作環(huán)境與您處處作對的經(jīng)歷?但如果您也和電纜處處作對,比如偏偏要在電纜上行走,則可能會造成數(shù)據(jù)傳輸錯誤或網(wǎng)絡(luò)延遲;或者在電纜上面駕駛,則可能會損壞整條電纜。對此,普通商用電纜甚至沒有幸免的可能。
事實(shí)上,市場流行的普通商用5e類非屏蔽雙絞線(UTP)以太網(wǎng)電纜以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來衡量是十分脆弱的,除了可能受到明顯的物理損害,還存在更加隱蔽的、不可見的電磁/射頻干擾。
用過大的力牽拉商用級UTP會拉長電纜。
物理損害
商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大拉力為25磅(11.35公斤),例如拉線前,電纜為100英尺; 拉線后,可能變成100英尺2英寸!電纜的拉長會造成過多的信號損失(衰減)和信號延遲,將直接限制電纜可能鋪設(shè)的距離。再有,當(dāng)搬運(yùn)電纜時,雙絞線可能會散開,改變線對導(dǎo)線中心間的間距,造成不平衡。這樣一來,線對間將具有更多的耦合作用(串?dāng)_)、信號回波傳送(回?fù)p),會更加容易受到周圍電磁/射頻干擾的影響。這些因素中的任何一個都可能會引起電纜傳輸數(shù)據(jù)的丟失,造成工業(yè)過程中斷或安全問題。據(jù)悉,粘連線對技術(shù)可以防止線對的開散,保證了電纜的設(shè)計(jì)性能。每一線對的絕緣導(dǎo)體都沿整條電纜物理地粘連在一起,無論您如何搬運(yùn),即使在安裝時,線對也不會被無意分開,同時還增加了機(jī)械強(qiáng)度,除了機(jī)械穩(wěn)定性外,還提高了耐拉程度。
極端低溫會使電纜變硬、變脆,極高的溫度可能會使電纜中所使用的塑料性能降級。
溫度影響
物理損害的問題都是由電纜安裝而引起的,那么在工業(yè)應(yīng)用中遇到極端溫度環(huán)境時會遇到哪些問題呢?據(jù)研究人員分析,在鋪設(shè)電纜前,應(yīng)根據(jù)預(yù)期的溫度鋪設(shè)相應(yīng)的電纜。我們知道,電纜溫度額定值并不是惟一的考慮因素,在20℃以上時,每增加1℃,普通商用5e類電纜的衰減會增加0.4%;在60℃時,衰減可能會增加16%。另外,您可以鋪設(shè)較短的電纜或希望信號足夠強(qiáng),以致于在受到電磁/射頻干擾時也能夠被無誤接收。
另外,大多數(shù)商用5e類電纜不是用于戶外使用的,當(dāng)電纜暴露在陽光中的紫外線下時,電纜的塑料護(hù)套就會加速分解。護(hù)套的機(jī)械強(qiáng)度開始降低,縮短了電纜的使用壽命。此時需要考慮使用提供了防陽光照射(SUN RES)電纜護(hù)套的產(chǎn)品,確保它們能夠在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)久耐用。
而在實(shí)際的日常生產(chǎn)活動中,很多零部件都需要進(jìn)行很好的潤滑以保證順暢地運(yùn)行。從石油中提取的潤滑油會浸入普通商用5e類電纜中,尤其是在高溫下,油會造成電纜護(hù)套膨脹,失去機(jī)械強(qiáng)度,使內(nèi)芯暴露在外。防油護(hù)套就成為不可缺少的輔助元素,它可以滿足您的實(shí)際生產(chǎn)需要。
避開潛在的干擾源是最好的選擇。
電磁/射頻干擾
以上所說的問題都很明顯,因?yàn)槟梢钥吹交蚋杏X到這些問題的發(fā)生。但您不可能輕易得知EMI/RFI何時發(fā)生和是否已給網(wǎng)絡(luò)造成重大破壞。對此,避開潛在的干擾源是最好的選擇。例如,在鋪設(shè)電纜時應(yīng)盡量遠(yuǎn)離干擾源,如電焊機(jī)、切換繼電器或直流驅(qū)動器。當(dāng)您試圖控制諸如電焊擬人機(jī)等類似干擾源時應(yīng)該怎么辦呢?方法之一是使用光纜。光纜可以避免電磁/射頻干擾造成的影響。如果您擔(dān)心成本、復(fù)雜性或光纜的堅(jiān)韌性等問題,則可以考慮采用5e類屏蔽銅纜解決方案。即使是簡單的一層鋁箔屏蔽,在正確接地時也能夠提供很顯著的抗電磁/射頻干擾的能力。
正確的接地是獲得有效屏蔽的關(guān)鍵。
接地方法
不接地或接地不正確可能會降低屏蔽的效果,理想的屏蔽接地應(yīng)該只有惟一的接點(diǎn)。當(dāng)干擾信號耦合到屏蔽層上時,電流就會被導(dǎo)入大地,避免了屏蔽層下的線對受到影響。當(dāng)屏蔽的近端和遠(yuǎn)端都與地面連接時,有可能會形成接地環(huán)路。近端位置與遠(yuǎn)端位置的大地電勢差會在導(dǎo)電屏蔽層上形成巨大的電勢差和相應(yīng)電流,屏蔽上流動的大地電流使屏蔽成為攜帶信號的線對的干擾源。
高度平衡的、穩(wěn)定的UTP可提供很大的抗擾性。
平衡性
線對的每半個紐絞可以被看做一個環(huán)形天線,另外半個連續(xù)的紐絞在方向上都與上方導(dǎo)線相反。在一條平衡理想的電纜中,環(huán)形天線的交變極性會抵消加在線對上的干擾。