以太網(wǎng)是聯(lián)網(wǎng)世界無(wú)可爭(zhēng)議的霸主，近些年來(lái)一直牢牢占據(jù)著商業(yè)辦公環(huán)境的領(lǐng)地?？刂坪妥詣?dòng)化領(lǐng)域也正在朝著這一開(kāi)放式的、基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)發(fā)展。您是否以為接待前臺(tái)所采用的電纜也可以滿(mǎn)足工業(yè)過(guò)程控制和自動(dòng)化技術(shù)環(huán)境的苛刻要求呢？實(shí)際上，COTS（市場(chǎng)流行的）5e類(lèi)非屏蔽雙絞線（UTP）以太網(wǎng)電纜以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量是十分脆弱的。除了可能受到明顯的物理?yè)p害，還存在更加隱蔽的、不可見(jiàn)的電磁／射頻干擾外。假若要在工廠地面敷設(shè)非強(qiáng)化的商用級(jí)5e類(lèi)非屏蔽雙絞電纜，結(jié)果會(huì)如何呢？下面我們就以Belden CDT電纜為例分別就其在安裝、溫度及紫外線輻射和陽(yáng)光照射對(duì)線纜的影響、線纜的耐油性、機(jī)械力等各個(gè)方面來(lái)具體闡述在惡劣環(huán)境下以太網(wǎng)電纜應(yīng)該具備哪些特點(diǎn)。
什么樣的環(huán)境為工業(yè)惡劣環(huán)境?
電纜在施工中和安裝后，不論是施工時(shí)的實(shí)際影響還是安裝好后的環(huán)境影響，都可能帶來(lái)較大的破壞影響，而我們通常所指的惡劣環(huán)境究竟是什么狀況呢？全面了解這種環(huán)境影響無(wú)疑可以提高電纜的應(yīng)用性能。
施工安裝中的拉抻、搬運(yùn)時(shí)線的自然分離是最初的重要影響因素，在安裝好后，外部環(huán)境的高溫、日光照射、紫外線輻射、電磁、射頻干擾等都會(huì)對(duì)電纜性能造成一定影響，而同時(shí)因磨損、剪斷和碾壓等機(jī)械力、接地、平衡等也會(huì)帶來(lái)很大影響。這些來(lái)自于不同的人為或非人為因素都為以太網(wǎng)構(gòu)成了一個(gè)惡劣的工業(yè)環(huán)境。
惡劣因素的影響分析
在此針對(duì)各種因素對(duì)電纜的影響進(jìn)行一一分析，從而在施工中或安裝后有針對(duì)性地注意，盡最大力來(lái)保證電纜的高性能。
安裝影響
在綜合不線的施工安裝中，安裝的正確與否是提高電纜性能的重要原因。商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大拉抻力為25 lbs。拉抻前，電纜為100英尺，拉抻后，可能變成100英尺2英寸！用過(guò)大的力拉抻商用級(jí)UTP會(huì)拉長(zhǎng)電纜。電纜的拉長(zhǎng)會(huì)造成過(guò)多的信號(hào)損失（衰減）和信號(hào)延遲。這些效應(yīng)將限制電纜可能敷設(shè)的距離。當(dāng)搬運(yùn)電纜時(shí)，雙絞線可能會(huì)散開(kāi)，改變線對(duì)導(dǎo)線中心間的間距，造成不平衡。這樣，線對(duì)間具有更多的耦合作用（串?dāng)_）、信號(hào)回波傳送（回?fù)p），更加容易受到周?chē)姶牛漕l干擾的影響。這些因素中的任何一個(gè)都可能會(huì)引起電纜傳輸數(shù)據(jù)的丟失，造成工業(yè)過(guò)程中斷或安全問(wèn)題。Belden CDT的獲專(zhuān)利的粘連線對(duì)技術(shù)可以防止線對(duì)的開(kāi)散，保證了電纜的設(shè)計(jì)性能。每一線對(duì)的絕緣導(dǎo)體都沿整條電纜物理地粘連在一起。無(wú)論您如何搬運(yùn)，即使在安裝時(shí)，線對(duì)也不會(huì)被無(wú)意分開(kāi)。粘連線對(duì)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。只有Belden CDT電纜具有此種安裝型性能TM（Installable PerformanceTM），才能確保控制網(wǎng)絡(luò)具有最大的堅(jiān)韌性，因而具有安裝型性能是以太網(wǎng)電纜的先決條件。
溫度影響
上面的問(wèn)題都是由搬運(yùn)電纜而引起的。那么在工業(yè)應(yīng)用中遇到極端溫度環(huán)境時(shí)電纜又會(huì)出現(xiàn)哪些問(wèn)題呢？極端低溫會(huì)使電纜變硬、變脆、很難使用。尤其在安裝時(shí)電纜太脆是一個(gè)很?chē)?yán)重的問(wèn)題。另一方面，極高的溫度可能會(huì)使電纜中所使用的塑料性能降級(jí)。應(yīng)根據(jù)預(yù)期的溫度敷設(shè)相應(yīng)的電纜。電纜溫度額定值并不是唯一的考慮因素。在20℃以上時(shí)，每增加1℃，COTS 5e類(lèi)電纜的衰減會(huì)增加0.4%。在60℃時(shí)，衰減可能會(huì)增加16%。 目前，Belden CDT提供有一種DataTwist電纜，增強(qiáng)了高溫抗衰減性能。另一方面，您可以敷設(shè)較短的電纜，或希望信號(hào)足夠強(qiáng)，以致于在受到電磁／射頻干擾時(shí)也能夠被無(wú)誤接收。但糟糕的是，如前所述，電纜的余量高度和固有的抗擾度可能已經(jīng)在安裝時(shí)受到損害。只有Belden CDT的獲得專(zhuān)利的粘連線對(duì)技術(shù)能夠防止由安裝拉抻所造成的改變，即使考慮到更多情況（如環(huán)境溫度上升）也可保證所許諾的性能。因而以太網(wǎng)電纜必須具有堅(jiān)韌性，具有極強(qiáng)的抗高低溫的特質(zhì)。
紫外線輻射和陽(yáng)光照射
大多數(shù)商用5e類(lèi)電纜不是用于戶(hù)外使用的，當(dāng)電纜暴露在陽(yáng)光中的紫外線下時(shí)，電纜的塑料護(hù)套就會(huì)加速分解。護(hù)套的機(jī)械強(qiáng)度（即，分開(kāi)）開(kāi)始降低，縮短了電纜的使用壽命。Belden CDT的DataTwist產(chǎn)品提供了防陽(yáng)光照射（SUN RES）的電纜護(hù)套，確保它們能夠在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)久耐用，抗紫外線是以太網(wǎng)電纜的又一必要條件。
耐油
在實(shí)際的日常生產(chǎn)活動(dòng)中，很多零部件都需要進(jìn)行很好的潤(rùn)滑以保證順暢的運(yùn)行。從石油中提取的潤(rùn)滑油會(huì)浸入COTS 5e類(lèi)電纜中，尤其是在高溫下。油會(huì)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，Belden CDT的DataTwist電纜提供了各種防油護(hù)套。毫無(wú)疑問(wèn)，耐油性是以太網(wǎng)電纜滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的不可或缺的條件。
機(jī)械力--磨損、剪斷和碾壓
您是否有過(guò)工作環(huán)境與您處處作對(duì)的經(jīng)歷？但如果您也和電纜處處作對(duì)，比如偏偏要在電纜上行走，則可能會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤或網(wǎng)絡(luò)延遲。如果在電纜上面駕駛，則可能會(huì)損壞整條電纜。普通商用電纜甚至沒(méi)有幸免的可能。DataTwist電纜都具有工業(yè)級(jí)的電纜護(hù)套，其中有些具有獨(dú)特的表面護(hù)套，可以針對(duì)磨損和剪斷提供額外的機(jī)械保護(hù)。如果您想獲得最大程度的機(jī)械保護(hù)，那么，加固的DataTwist產(chǎn)品就是最佳的選擇。采用聯(lián)鎖的加固鎧裝，粘連線對(duì)和Belden CDT的可安裝性能保證了您能夠擁有最堅(jiān)韌的以太網(wǎng)電纜。
電磁、射頻干擾，噪音和屏蔽
以上所說(shuō)的問(wèn)題都很明顯，因?yàn)槟梢钥吹交蚋杏X(jué)到這些問(wèn)題的發(fā)生。但您不可能輕易得知EMI／RFI何時(shí)發(fā)生和是否已給網(wǎng)絡(luò)造成重大破壞。避開(kāi)潛在的干擾源是最好的選擇。第一步是，在敷設(shè)電纜時(shí)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(dòng)器。當(dāng)您試圖控制諸如電焊擬人機(jī)等類(lèi)似干擾源時(shí)應(yīng)該怎么辦呢？方法之一是使用光纜。光纜可以絕對(duì)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(wèn)題，則可以考慮采用屏蔽5e類(lèi)桶纜解決方案。即使是簡(jiǎn)單的一層鋁博屏蔽，在正確接地時(shí)也能夠提供很顯著的抗電磁／射頻干擾的能力。以太網(wǎng)電纜具有抗電磁／射頻干擾的能力才能確保網(wǎng)絡(luò)信息傳遞的暢通無(wú)阻。
接地
正確的接地是獲得有效屏蔽的關(guān)鍵。沒(méi)有接地或接地不正確可能會(huì)降低屏蔽的效果。理想的屏蔽接地應(yīng)該只有唯一的接點(diǎn)。當(dāng)干擾信號(hào)耦合到屏蔽層上時(shí)，電流就會(huì)被導(dǎo)入大地，避免了屏蔽層下的線對(duì)受到影響。當(dāng)屏蔽的近端和遠(yuǎn)端都與地面連接時(shí)，有可能會(huì)形成接地環(huán)路。近端位置與遠(yuǎn)端位置的大地電勢(shì)差會(huì)在導(dǎo)電屏蔽層上形成巨大的電勢(shì)差和相應(yīng)電流。屏蔽上流動(dòng)的大地電流使屏蔽成為攜帶信號(hào)的線對(duì)的干擾源。因而以太網(wǎng)電纜必須具有優(yōu)質(zhì)的接地。
平衡
高度平衡的、穩(wěn)定的UTP可提供很大的抗擾性。線對(duì)的每半個(gè)紐絞可以被看作一個(gè)環(huán)形天線。另外半個(gè)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(huì)抵消加在線對(duì)上的干擾。粘連線對(duì)電纜提供了最接近于完美平衡的特性，特別是在粗暴安裝和在日常使用中受到機(jī)械損害之后。在干擾存在時(shí)，電纜的平衡性和穩(wěn)定性是其在工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用中成敗的關(guān)鍵。
工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)化是以太網(wǎng)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。任何產(chǎn)品都可以設(shè)計(jì)成符合IEEE所規(guī)定的最低要求。以太網(wǎng)最常用的電纜所遵循的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是由TIA（電信行業(yè)協(xié)會(huì)）同EIA（電子行業(yè)協(xié)議）共同制定和實(shí)施的。TIA/EIA 568-B描述了有關(guān)商用建筑通信布線（電纜和連接器）的相關(guān)規(guī)定。TR-42委員會(huì)負(fù)責(zé)電信基礎(chǔ)設(shè)施布線標(biāo)準(zhǔn)。在協(xié)調(diào)工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在不同團(tuán)體的應(yīng)用中，各組織下了很大的努力。在歐洲，工業(yè)自動(dòng)化開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)協(xié)會(huì)（IAONA），國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和Cenelec（電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)歐洲委員會(huì)）正在與TIA/EIA及互相間進(jìn)行溝通，旨在推出面向工業(yè)以太網(wǎng)的真正開(kāi)放、協(xié)調(diào)的、基于標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通訊體系。
以太網(wǎng)技術(shù)在控制和自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)方面具有速度高和規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。以太網(wǎng)必須根據(jù)工業(yè)環(huán)境所面臨的實(shí)際的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整。雖然COTS電纜可以在一些工業(yè)應(yīng)用中使用，但在有些應(yīng)用中，COTS電纜因堅(jiān)韌性不足而不能被接受。Belden CDT的DataTwist粘連線對(duì)電纜為屏蔽和非屏蔽雙絞線電纜提供了最佳的機(jī)械穩(wěn)定性，最大程度地減輕了惡劣環(huán)境造成的影響，同時(shí)提供了統(tǒng)一的安裝型性能。附加的工業(yè)級(jí)塑料護(hù)套或鎧裝護(hù)套為電纜提供的額外保護(hù)和強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了高層控制工程人員的預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此，您在開(kāi)發(fā)您的控制系統(tǒng)時(shí)，您可以問(wèn)一下自己：我的以太網(wǎng)電纜足夠堅(jiān)韌嗎？
