編者按:以太網是網絡中無可爭議的霸主,近些年來它一直牢牢占據著商業辦公環境的領地,而控制和自動化領域也正在朝著這一開放式的、基于標準的技術發展。然而,您是否以為接待前臺所采用的電纜也可以滿足工業過程控制和自動化技術環境的苛刻要求呢?
您是否有過工作環境與您處處作對的經歷?但如果您也和電纜處處作對,比如偏偏要在電纜上行走,則可能會造成數據傳輸錯誤或網絡延遲;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。
事實上,市場流行的普通商用5e類非屏蔽雙絞線(UTP)以太網電纜以工業標準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
商業標準規定最大拉力為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的距離。再有,當搬運電纜時,雙絞線可能會散開,改變線對導線中心間的間距,造成不平衡。這樣一來,線對間將具有更多的耦合作用(串擾)、信號回波傳送(回損),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據的丟失,造成工業過程中斷或安全問題。據悉,粘連線對技術可以防止線對的開散,保證了電纜的設計性能。每一線對的絕緣導體都沿整條電纜物理地粘連在一起,無論您如何搬運,即使在安裝時,線對也不會被無意分開,同時還增加了機械強度,除了機械穩定性外,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,那么在工業應用中遇到極端溫度環境時會遇到哪些問題呢?據研究人員分析,在鋪設電纜前,應根據預期的溫度鋪設相應的電纜。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,您可以鋪設較短的電纜或希望信號足夠強,以致于在受到電磁/射頻干擾時也能夠被無誤接收。
另外,大多數商用5e類電纜不是用于戶外使用的,當電纜暴露在陽光中的紫外線下時,電纜的塑料護套就會加速分解。護套的機械強度開始降低,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)電纜護套的產品,確保它們能夠在實際應用中經久耐用。
而在實際的日常生產活動中,很多零部件都需要進行很好的潤滑以保證順暢地運行。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,油會造成電纜護套膨脹,失去機械強度,使內芯暴露在外。防油護套就成為不可缺少的輔助元素,它可以滿足您的實際生產需要。
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,因為您可以看到或感覺到這些問題的發生。但您不可能輕易得知EMI/RFI何時發生和是否已給網絡造成重大破壞。對此,避開潛在的干擾源是最好的選擇。例如,在鋪設電纜時應盡量遠離干擾源,如電焊機、切換繼電器或直流驅動器。當您試圖控制諸如電焊擬人機等類似干擾源時應該怎么辦呢?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。如果您擔心成本、復雜性或光纜的堅韌性等問題,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,理想的屏蔽接地應該只有惟一的接點。當干擾信號耦合到屏蔽層上時,電流就會被導入大地,避免了屏蔽層下的線對受到影響。當屏蔽的近端和遠端都與地面連接時,有可能會形成接地環路。近端位置與遠端位置的大地電勢差會在導電屏蔽層上形成巨大的電勢差和相應電流,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形天線,另外半個連續的紐絞在方向上都與上方導線相反。在一條平衡理想的電纜中,環形天線的交變極性會抵消加在線對上的干擾。