Głównym nierozwiązywalnym problemem podczas integracji konwencjonalnej sieci Ethernet dla pola przemysłowego jest to, że routing i dostarczanie pakietów informacji za pośrednictwem protokołu TCP/IP nie może zapewnić pożądanego poziomu wydajności w rzeczywistej skali, co jest niezbędne do działania wielu zautomatyzowanych systemy sterowania i przetwarzania, na przykład ta sama fabryka. Aplikacje przemysłowe wymagają innego protokołu komunikacyjnego, który w pełni wykorzystuje maksymalne warstwy fizyczne sieci Ethernet i może obsługiwać pewną komunikację między wieloma czujnikami, sterownikami, mechanizmami operacyjnymi i aplikacjami.Właśnie do tego został zaprojektowany przemysłowy Ethernet, który wymagał specjalnych typów kabli do utrzymania komunikacji.

Ethernet przemysłowy - informacje ogólne

Ten rodzaj protokołów przesyłania danych należy do głównego zestawu Ethernet, które są „przywiązane” do konwencjonalnych urządzeń, tj.praca poprzez warstwy fizyczne i łącza, zarówno w sieci, jak i protokoły transportowe Internetu, skoncentrowana jest na specjalnie opracowanym poziomie aplikacji (wykorzystanie specjalnych programów). Cała sieć nastawiona jest na ciągłe utrzymywanie poprawności transmisji/odbioru danych w obrębie sieci, poprzez ciągłe, a nawet nadmierne ich monitorowanie, szczególnie w tych punktach, w których jest to bardziej niezbędne do wykonania danej operacji.

Ethernet przemysłowy wykorzystuje bardziej niezawodny sprzęt i materiały eksploatacyjne kabli, które mają specjalne złącza, które mogą się bardzo różnić od zwykłych. W szczególności są zaprojektowane tak, aby wytrzymać trudniejsze warunki środowiskowe, typowe dla większości dużych przedsiębiorstw produkcyjnych (dobrym przykładem jest eksploatacja sieci w dużej hucie o podwyższonych temperaturach). W związku z tym rozważany rodzaj przewodów powinien mieć mocniejszy poziom filtrowania, ekranowania, uziemienia, który pomoże mu poradzić sobie z „brudnym” otaczającym tłem elektromagnetycznym (co oznacza zarówno zakłócenia, jak i promieniowanie).

Różnice między przemysłowymi kablami Ethernet a kablami biurowymi

W tej kwestii istnieje kilka kryteriów związanych z przewodami przemysłowymi:

  • Nie wymagają specjalnej wentylacji i specjalnego chłodzenia, dzięki czemu można je układać w ciasnych warunkach i gdzie powietrze może być bardzo zakurzone;
  • Ich niezawodność instalacji jest bardzo wysoka, co oznacza, że ​​wszystkie odcinki przewodów są mocowane do szyn DIN, co przyspiesza i ułatwia montaż;
  • Zasilanie niskonapięciowe - omawiane kable nie wymagają dużej ilości woltów, ale zawsze są wyposażone w zasilacze rezerwowe;
  • Posiadają redundancję techniczną, tj. każda witryna może być jak najszybciej wymieniona i poprawiona lub jej funkcje mogą zostać przeniesione na inną witrynę;
  • Sztywność wymagań prawnych – wzory przemysłowe muszą ściśle spełniać międzynarodowe normy (odporność na wibracje, kompatybilność elektromagnetyczna, odpowiedni stopień ochrony przed wilgocią);
  • Wydłużona żywotność;
  • Obowiązek posiadania w przedsiębiorstwie serwisu wsparcia technicznego działającego 24/7.

Z tego jasno wynika, że ​​pola przełączania lokalnego domu lub biura mogą odbiegać od określonych kryteriów, ponieważ. ich okablowanie nie jest eksploatowane w ekstremalnie trudnych warunkach, a wyłączenie ich działania prawdopodobnie nie zatrzyma żadnego krytycznego procesu produkcyjnego.

Wymagania dotyczące kabli przemysłowych i ich obowiązkowych parametrów technicznych

Najważniejszą rzeczą dla rozważanego rodzaju materiałów eksploatacyjnych jest jego wydajność i niezawodność. Spektakl składać się będzie z:

  1. Okres odpowiedzi - czas, jaki potrzebuje urządzenie podporządkowane na odpowiedź na żądanie od urządzenia sterującego;
  2. Przepustowość to ilość danych, które można przesłać w danej jednostce czasu. Tutaj wiele będzie zależało nie tylko od kabla, ale także od transceivera.

Wymagania dotyczące niezawodności obejmują:

  1. Obiektywna wartość szansy na dostarczenie informacji bez strat;
  2. Współczynnik gotowości urządzeń do odbioru i transmisji;
  3. Ogólne bezpieczeństwo przesyłu i odporność systemu na awarie jako całości.

Odporność na hałas

W przypadku kabli biurowych ważny jest również poziom ochrony przed negatywnymi skutkami pobliskich obszarów o dużej aktywności elektromagnetycznej.Na przykład pole można ułożyć bezpośrednio w miejscu, w którym odbywa się spawanie łukowe, którego urządzenia silnie zniekształcają tło. To samo dotyczy przełączania przekaźników i innych źródeł prądu przemiennego. Zwykle w takich obszarach część sieci może nawet wymagać nie ogólnej ochrony F / UTP, ale indywidualnej ochrony S / FTP.

Obowiązkowe ekranowanie

Okablowanie przemysłowe różni się od okablowania konwencjonalnego szczególnymi wymaganiami dotyczącymi znamionowej temperatury pracy i materiału osłony. W przypadku rozważanych materiałów eksploatacyjnych ten ostatni jest standardowo wykonany z polichlorku winylu, ponieważ nie jest zbyt drogi w produkcji. Jednak w przypadku wyspecjalizowanych przedsiębiorstw może być wymagana znacznie trwalsza powłoka. Należą do nich fluorowany polipropylen etylenowy (FEP) lub elastomer termoplastyczny (TPE). Taka ochrona jest w stanie wytrzymać ekstremalnie ekstremalne temperatury od -50 do +125 stopni Celsjusza, podczas gdy klasyczny PVC jest utrzymywany na poziomie od zera do +75. Ponadto osłonki FEP i TPE są bardziej elastyczne, odporne na bezpośrednie promieniowanie ultrafioletowe, mogą być umieszczane w wodzie morskiej, ciężkich płynnych substancjach oleistych. Ponadto poliuretan jest popularnym materiałem powłokowym, który oczywiście nie może pracować w tak szerokich zakresach temperatur jak TPE i FEP, ale ma zwiększoną wytrzymałość na rozciąganie, większą odporność chemiczną i może z powodzeniem wytrzymać ścieranie. Z tego możemy wywnioskować, że poliuretan jest mocniejszy mechanicznie, a praktyka pokazuje, że bardzo trudno go złamać/przeciąć. Mogą doskonale wyposażyć rdzenie centralne poprzez tłoczenie. Należy również wspomnieć o termoplastycznym poliuretanie i chlorowanym polietylenie.Są najtrwalsze i najdroższe, ale dalekie od najbardziej przyjaznych dla środowiska (są szeroko stosowane w niebezpiecznych branżach).

Elastyczność i elastyczność

Przemysłowy kabel Ethernet typu skrętka jest również dostępny jako linka lub jednożyłowa. Kable linkowe są wykorzystywane w produkcji na dużą skalę dokładnie w taki sam sposób, jak ich odpowiedniki w biurach - do patchcordów, co wynika z ich szczególnej elastyczności. Jedyną różnicą jest to, że nie ograniczają się one tylko do funkcji komunikacyjnej, ponieważ w produkcji istnieje wiele sytuacji, w których drut jest w ciągłym ruchu i może być poddawany skręcaniu/rozciąganiu (np. ruchome części robotów przenośnikowych).

Pętle uziemiające

Gdy przemysłowy przewód Ethernet zetknie się z jakimkolwiek kablem zasilającym, równoległe przewody przewodzące prąd i kabel Ethernet muszą być rozdzielone – między nimi musi być co najmniej 20 do 30 centymetrów wolnej przestrzeni. Im większa separacja, tym stabilniejszy będzie transfer danych. Jeśli linia jest narysowana wewnątrz metalowej rurki, to każda sekcja takiej osłony ochronnej musi być mocno połączona z następną, tworząc efekt nierozerwalnego łańcucha. Jeśli musisz ułożyć przewody wewnątrz paneli rozdzielczych, minimalna odległość od elementów przewodzących powinna wynosić co najmniej 3 centymetry. W takim przypadku należy unikać mocnych zakrętów.

Koncentratory i przełączniki

Standardowe koncentratory dystrybucyjne nie są używane w przemysłowej sieci Ethernet, ponieważ będą działać jako wzmacniacze na wielu portach. Lepiej jest używać na linii specjalnych zarządzanych przełączników.Przełączniki niezarządzalne w dziedzinie przełączania przemysłowego są również dopuszczalne, ale te pierwsze są preferowane, chociaż są droższe.

Ethernet przemysłowy ma trzy rodzaje ruchu:

  1. Transfer z jednego punktu do wszystkich urządzeń;
  2. Przenieś z jednego punktu do kilku;
  3. Transfer w jedną stronę z punktu do punktu.

Zazwyczaj standardowy kabel korporacyjny może z łatwością osiągnąć 100 transmisji na sekundę. Jednak w każdej dziedzinie wystąpi pewna ilość przekazu (przesyłanej informacji), która nie pełni bezpośrednio żadnej funkcji zarządczej/produkcyjnej, np. drukarka okresowo raportuje swój stan do centrum sterowania (z grubsza mówiąc, drukarka musi czasami raportować do komputera-hosta, że ​​jest gotowy do pracy lub nie może pracować). W ten sposób zaopatrzenie sieci kablowej w zarządzalne przełączniki pozwoli na priorytetyzację sygnałów zgodnie z ich ważnością i poświęcenie większej uwagi praktycznym zespołom produkcyjnym.

Właściwy kabel = odpowiednia ochrona rdzenia

Nawet dzisiaj większość inżynierów sieciowych w dużych przedsiębiorstwach używa, by tak rzec, kreatywnych, ale nie zawsze skutecznych opcji układania kabli Industrial Ethernet. Żywym przykładem może być (już mowa językiem) metoda mocowania przewodów do rur wodociągowych za pomocą czarnej taśmy elektrycznej lub taśmy samoprzylepnej. Jednak taka metoda, w przypadku wystąpienia sytuacji awaryjnej, może znacznie zwiększyć koszty napraw i przyczynić się do przywrócenia szybkiego przesyłania informacji daleko od szybkiego.

Instalacja kabla, podobnie jak sam kabel, musi być zgodna z przyszłymi warunkami pracy i ich specyfiką.Na przykład kabel przeznaczony do stosowania w hutach hutniczych, na automatycznych przenośnikach samochodowych, raczej nie nadaje się do pracy w chłodni. Wszystkie niezbędne informacje na temat materiałów eksploatacyjnych można uzyskać z dołączonej dokumentacji, która ze względu na wymagania dotyczące zgodności z poziomem międzynarodowej certyfikacji zawiera maksimum danych dotyczących cech instalacji i użytkowania. Właściwie zaopatrując sieć przemysłową w odpowiedni rodzaj przewodów, można jakościowo skrócić przestoje, a także koszty naprawy.

Transmisje w sieciach przemysłowych wymagają kabli przemysłowych

Typowe dla typowego biura jest to, że ich sieć Ethernet jest instalowana w stosunkowo cichym i czystym środowisku, w którym przewody można łatwo ukryć za ścianami, pod podłogami lub sufitami. Dla samego sprzętu sieciowego, czy to aktywnego, czy pasywnego, wystarczy po prostu znaleźć bezpieczną strefę.

W sektorze przemysłowym sytuacja jest zupełnie inna. Wszystkie przewody, złącza itp. takie elementy w rzeczywistości są nieodłączną częścią całego zautomatyzowanego systemu sterowania i stale znajdują się w trudnych warunkach środowiskowych. Proste przewody Ethernet, nawet najdroższe, po prostu nie mogą długo przetrwać w takim środowisku. W związku z tym przemysł wymaga pewnej siły całego pola przełączania. Z tego jasno wynika, że ​​rozwiązania biurowe nie nadają się do celów przemysłowych.Stosowane materiały eksploatacyjne muszą być przystosowane do pracy w warunkach intensywnego tarcia, uwzględniać możliwość bezpośredniego kontaktu z paliwami i smarami, spokojnie reagować na wysokie promieniowanie elektromagnetyczne, być zdolne do pracy w warunkach bardzo wysokich lub bardzo niskich temperatur, z powodzeniem znosić wahania napięcia, a także wibracje i obciążenia mechaniczne.

Wybór odpowiedniego kabla Ethernet dla konkretnej dziedziny przemysłu

Przed zakupem musisz wykonać kilka podstawowych kroków:

  • Definicja scenariusza – konieczne jest ustalenie, w jakim środowisku iw jakim środowisku materiał eksploatacyjny będzie używany;

  • Wybór odpowiedniej osłony przewodu — Dobrze dobrana osłona pomoże zapewnić najlepszą wydajność i bezpieczeństwo sieci;

  • Uwzględniając różnicę między przewodami ekranowanymi i nieekranowanymi - pierwszy jest niezbędny w obszarach o podwyższonym stopniu potencjału zakłóceń, a drugi jest odpowiedni dla innych obszarów. W tych pierwszych zawsze znajduje się folia i wzmocniony oplot, który jakościowo zabezpieczy przesyłany pakiet danych, zapobiegając ewentualnym stratom po drodze.
  • Wybór rodzaju przewodnika - tutaj należy dokonać wyboru na korzyść opcji linkowych lub solid-core. Ten ostatni nadaje się do instalacji stacjonarnej, tj. do prostego przełączania nie należy go stosować na ruchomych mechanizmach. Kolejny punkt to wybór pomiędzy solidnym wykonaniem (osłony połączone ze sobą) a skrętką. Próbki stałe są preferowane do stosowania w złożonych pracach przemysłowych, ponieważ odcinki izolacji połączone wzdłuż długości nie pozwolą na tworzenie szczelin między sparowanymi przewodami.W przypadku powstania takiej luki powstanie różnica rezystancji, która doprowadzi do awarii sieci i niemożności transmisji danych.

Ranking najlepszych przemysłowych kabli Ethernet na rok 2025

Dla obszarów do 50 metrów

4 miejsce: "TWIST 35m, outdoor, CCA, PE, UTP, 4 pary, kat.5e, 24AWG, outdoor, czarny, 35m"

Przeznaczony do sieci UTP 4 o długości 35 metrów, służący do budowy przewodowych przemysłowych sieci LAN. Czarna próbka służy do układania na zewnątrz budynku, odpowiednia do przesyłania poleceń do zautomatyzowanego sprzętu produkcyjnego z urządzenia sterującego. Szybkość transferu nie przekracza 100 Mb/s. Produkt składa się z pokrytego miedzią aluminium, gwarantującego określoną prędkość bez ściągania. Zgodny ze standardami ANSI\TIA\EIA-568-B. Do zestawu dołączony jest komplet złącz RJ-45 z zaślepkami, co pozwala na wykonanie odcinków skrętki o żądanej długości w postaci patchcordów. Skrętka działa i jest przechowywana w pomieszczeniach i na zewnątrz w zakresie temperatur od -40 do +75 °C. Zalecany koszt dla sieci handlowych to 878 rubli.

TWIST 35 metrów, na zewnątrz, CCA, PE, UTP, 4 pary, kat. 5e, 24AWG, na zewnątrz, czarny, 35 m
Zalety:
  • Wewnątrz znajduje się nić kapronowa;
  • Wystarczająca jakość;
  • Ułatwiona instalacja.
Wady:
  • Niewykryty.

III miejsce: „Skrętka UTP4 CAT5E 24AWG Cu RIPO 50 metrów 001-112012/50”

Jest to próbka 4-parowa, wykonana z drutu miedzianego, sklasyfikowana w ulepszonej kategorii 5E. Każdy rdzeń jest izolowany warstwą dielektryczną - polietylenem o wysokiej gęstości o różnicy kolorów.Ten produkt jest używany w instalacji małych sieci w produkcji. Stosowany jest głównie w pomieszczeniach, w których wpływ promieniowania elektromagnetycznego osób trzecich będzie minimalny. Oznaczenie kabla UTP składa się z typu, wskazania kategorii i struktury żyły, liczby par oraz średnicy żyły przewodzącej w mm. Jeśli kabel ma żyły zgodnie z amerykańskim standardem średnic, to często zamiast średnicy podawana jest liczba AWG, gdzie liczba 24 odpowiada średnicy rdzenia około 0,51 mm. Najbardziej typowa powłoka jest typowa dla kabli poziomych i jest to szara rurka z tworzywa PVC z dodaną kredą dla lepszego oderwania podczas cięcia. Zalecany koszt dla sieci handlowych to 2200 rubli.

Skrętka UTP4 CAT5E 24AWG Cu RIPO 50 metrów 001-112012/50
Zalety:
  • Ekranowanie z folii;
  • Dobra jakość transmisji danych;
  • Adekwatna cena.
Wady:
  • Nieco krucha podstawa.

2. miejsce: „RJ45 Ethernet — zewnętrzna wodoodporna”

Rdzeń tego produktu wykonany jest z bardzo wytrzymałego, odpornego na zginanie i zużycie materiału PVC, który jest zalecany do szybkiej transmisji w trudnych warunkach. Odporność na super szumy zapewnia szybką transmisję sygnału. Dzięki zastosowaniu bardzo miękkiego, żaroodpornego materiału PVC, liczba możliwych zagięć może sięgać ponad 30 milionów razy. Sama próbka jest wodoodporna, olejoodporna, odporna na ciepło (+80 stopni Celsjusza), odporna na promieniowanie UV, trudnopalna. Zalecany koszt dla sieci handlowych to 2260 rubli.

RJ45 Ethernet — wodoodporny do użytku na zewnątrz
Zalety:
  • Szybkość transferu - 80 kb/s;
  • Temperatura pracy — +30 ~ +40 (Celsjusz);
  • Wytrzymałość na rozciąganie - 200 N;
  • Wytrzymałość na ściskanie - 2000 N.
Wady:
  • Niewykryty.

I miejsce: „TWIST 50 metrów, do wnętrz, Cu (czysta miedź klasa A), U/UTP, PVC, 4 pary, Kat.5e, 24AWG, do wnętrz”

Ta skręcona para TWIST składa się z 4 skręconych par o różnych skokach. Każda para składa się z dwóch żył miedzianych 24 AWG, każda żyła jest izolowana izolacją polietylenową (HDPE). Ogólna twarda zewnętrzna powłoka z PVC jest dość miękka, ale powłoka jest bardzo trwała.
Żyły lite wykonane są z beztlenowej miedzi elektrycznej o średnicy 0,48 mm, co zapewnia pasmo 100 MHz i zgodność kabla z nowoczesnymi standardami telekomunikacyjnymi. Limit szerokości pasma jest wyższy niż w przypadku CCA (Copper Clad Aluminium), ponieważ sygnał przechodzi przez rdzeń, a nie tylko przez zewnętrzny obwód miedziany. Kabel miedziany jednożyłowy nie boi się zgięć, jest bardziej odporny na złamania w porównaniu do miedzianego aluminium (CCA). Zalecany koszt dla sieci handlowych to 2500 rubli.

WIST 50 metrów, do wnętrz, Cu (czysta miedź klasa A), U/UTP, PVC, 4 pary, Kat.5e, 24AWG, do wnętrz
Zalety:
  • Względna prędkość propagacji sygnału (NVP) - 68%;
  • Dołączone wysokiej jakości złącza
  • Doskonała izolacja.
Wady:
  • Niewykryty.

Dla pełnego pola przełączania (100 metrów lub więcej)

4 miejsce: „Cabeus IE-4-SOLID F/UTP Cat5e 4X2X24AWG”

Taka czteroparowa próbka posiada kategorię 5e, jest wykonana na bazie skrętki i przeznaczona jest do stosowania w sieciach Industrial Ethernet, do transmisji danych z prędkością do 1 Gbit/s.Produkt wykonany jest w wersji ekranowanej F/UTP i przeznaczony jest do układania na stałe zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz budynków. Średnica przewodu wynosi 0,50 mm (24 AWG). Ekran wykonany jest z folii poliestrowo-aluminiowej z przewodem spustowym. Płaszcz zewnętrzny wykonany jest z PVC odpornego na promieniowanie UV. Wewnętrzna powłoka również wykonana jest z PVC. Na zewnętrznej powłoce znajdują się oznaczenia metrów długości kabla. Może być stosowany w systemach o stopniu ochrony IP67, w agresywnych środowiskach przemysłowych. Zalecany koszt dla sieci handlowych to 30 600 rubli.

Cabeus IE-4-SOLID F/UTP Cat5e 4X2X24AWG
Zalety:
  • Wysokiej jakości ochrona;
  • Zwiększona prędkość transmisji;
  • Możliwe układanie ulic.
Wady:
  • Niewykryty.

III miejsce: „Belden 8761.01305”

Jest to pojedyncza skręcona para, 22 AWG, cynowane przewody miedziane, izolacja rdzenia z polietylenu, ekran z folii aluminiowej Beldfoil Z-Fold z ulepszonym zagięciem zwarcia (pokrycie 100%), w zestawie skręcony przewód drenażowy, powłoka zewnętrzna z PVC. Zakres: powołanie przemysłowe. Służy do realizacji funkcji sterowania i monitorowania, transmisji sygnałów o niskiej częstotliwości. Zastawianie
Wykonane z aluminizowanej folii poliestrowej Beldfoil Z-Fold z ulepszonym krótkim zagięciem, 100% pokrycie. Zalecany koszt dla sieci handlowych to 53 000 rubli.

Belden 8761.01305
Zalety:
  • Średnica zewnętrzna kabla - 4,4 mm (nominalna);
  • Temperatura pracy: -20°C - +60°C;
  • Maks. siła rozciągająca: 120 N;
  • Minimalny promień gięcia: 44,0 mm.
Wady:
  • Niewykryty.

II miejsce: „Belden 7929A 0101000”

Model jest używany w sieciach Industrial Ethernet, Gigabit Ethernet, 100BaseTX, 100BaseVG ANYLAN, 155ATM, 622ATM, NTSC/PAL, AES/EBU, AES51, RS-422, RJ-45. Stosowany jest w niekorzystnym, nasyconym hałasem środowisku. Działa na częstotliwościach do 200 MHz. Nadaje się do użytku w agresywnych środowiskach i na zewnątrz (CMX-Outdoor). Nadaje się do montażu w pionach i kanałach kablowych (CMR). Spełnia normę ISO/IEC 11801 kat. 5e, ANSI/TIA/EIA 568B.2 kat. 5e, NEMA WC-63.1 kat. 5e, zgodny z NEC / (UL): CMR, CMX-Outdoor, UL 444. Sugerowana cena detaliczna to 112 700 rubli.

Belden 7929A 0101000
Zalety:
  • Pełna certyfikacja zgodnie z normami zagranicznymi;
  • Szeroki zakres zastosowania;
  • Raportowana szybkość transmisji sygnału wynosi 70% (Nom).
Wady:
  • Nieco zawyżone.

1 miejsce: „Hyperline IUUTP4-C5E-S24/1-FRPVC-GY”

Ta konstrukcja przewodu jest solidna, AWG - 24, średnica przewodu w izolacji - 0,85 mm, maksymalna odchyłka średnicy przewodu w izolacji - 0,05 mm, izolacja przewodu to teflon FEP (fluorowany etylen propylen). Długość pełnej zatoki wynosi 500 metrów. Zalecany koszt dla sieci handlowych to 181 000 rubli.

Hiperlinia IUTP4-C5E-S24/1-FRPVC-GY
Zalety:
  • Z jednej zatoki można zorganizować pełnoprawne pole;
  • Wytrzymały materiał izolacyjny;
  • Dobre połączenie jakości i ceny.
Wady:
  • Niewykryty.

Wniosek

Właściwe okablowanie przemysłowego Ethernetu ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia dostępności wszelkich zautomatyzowanych urządzeń produkcyjnych.Awarie elementów sieci i przewodów są odpowiedzialne za ponad 70% awarii sieci, podczas gdy system operacyjny odpowiada za pozostałe 20%, a aplikacje produkcyjne za resztę. Koszt tych komponentów jest minimalny w porównaniu do szkód spowodowanych awariami sieci, gdzie koszt przestoju można mierzyć w tysiącach dolarów za minutę.

0%
0%
głosów 0

Narzędzia

Gadżety

Sport