以太网线缆在恶劣环境下工作问题

1/12/2008来源:网络方案人气:4268

  以太网是互联网世界无可争议的霸主,近些年来一直牢牢占据着商业办公环境的领地。控制和自动化领域也正在朝着这一开放式的、基于标准的技术发展。您是否以为接待前台所采用的电缆也可以满足工业过程控制和自动化技术环境的苛刻要求呢?实际上, COTS(市场流行的)5e类非屏蔽双绞线(UTP)以太网电缆以工业标准来衡量是十分脆弱的。除了可能受到明显的物理损害,还存在更加隐蔽的、不可见的电磁/射频干扰。假若要在工厂地面敷设非强化的商用级5e类非屏蔽双绞电缆,结果会如何呢?

  安装问题:用过大的力拉抻商用级UTP会拉长电缆。商业标准规定最大拉抻力为25 lbs。拉抻前,电缆为100英尺,拉抻后,可能变成100英尺2英寸。电缆的拉长会造成过多的信号损失(衰减)和信号延迟。这些效应将限制电缆可能敷设的距离。当搬运电缆时,双绞线可能会散开,改变线对导线中心间的间距,造成不平衡。这样,线对间具有更多的耦合作用(串扰)、信号回波传送(回损),更加轻易受到四周电磁/射频干扰的影响。这些因素中的任何一个都可能会引起电缆传输数据的丢失,造成工业过程中断或安全问题。Belden CDT的获专利的粘连线对技术可以防止线对的开散,保证了电缆的设计性能。每一线对的绝缘导体都沿整条电缆物理地粘连在一起。无论您如何搬运,即使在安装时,线对也不会被无意分开。粘连线对还增加了机械强度,除了机械稳定性外,还提高了耐拉程度。

  温度影响:上面的问题都是由搬运电缆而引起的。在工业应用中碰到极端温度环境时会碰到哪些问题呢?极端低温会使电缆变硬、变脆、很难使用,尤其在安装时电缆太脆是一个很严重的问题。另一方面,极高的温度可能会使电缆中所使用的塑料性能降级,应根据预期的温度敷设相应的电缆。电缆温度额定值并不是唯一的考虑因素。在 20℃以上时,每增加1℃,COTS 5e类电缆的衰减会增加0.4%。在60℃时,衰减可能会增加16%。 目前,Belden CDT提供有一种DataTwist电缆,增强了高温抗衰减性能。另一方面,用户可以敷设较短的电缆,或希望信号足够强,以致于在受到电磁/射频干扰时也能够被无误接收。但电缆的余量高度和固有的抗扰度可能已经在安装时受到损害,Belden CDT的获得专利的粘连线对技术能够防止由安装拉抻所造成的改变,即使考虑到更多情况(如环境温度上升)也可保证所许诺的性能。

  紫外线辐射和阳光照射:大多数商用5e类电缆不是用于户外使用的,当电缆暴露在阳光中的紫外线下时,电缆的塑料护套就会加速分解。护套的机械强度(即,分开)开始降低,缩短了电缆的使用寿命。Belden CDT的DataTwist产品提供了防阳光照射(SUN RES)的电缆护套,确保它们能够在实际应用中经久耐用。

  耐油:在实际的日常生产活动中,很多零部件都需要进行很好的润滑以保证顺畅的运行。从石油中提取的润滑油会浸入COTS 5e类电缆中,尤其是在高温下。油会造成电缆护套膨胀,失去机械强度,使内芯暴露在外。DataTwist电缆提供了各种防油护套,可以满足您的实际生产需要。

  机械力:磨损、剪断和碾压:假如在电缆上面驾驶,则可能会损坏整条电缆。普通商用电缆甚至没有幸免的可能。DataTwist电缆都具有工业级的电缆护套,其中有些具有独特的表面护套,可以针对磨损和剪断提供额外的机械保护。加固的DataTwist产品采用联锁的加固铠装,粘连线对和Belden CDT的可安装性能保证了以太网电缆的坚韧性。

  电磁/射频干扰,噪音和屏蔽:避开潜在的干扰源是最好的选择。第一步是,在敷设电缆时应尽量远离干扰源,如电焊机、切换继电器或直流驱动器。当您试图控制诸如电焊拟人机等类似干扰源时应该怎么办呢?方法之一是使用光缆。光缆可以绝对避免电磁/射频干扰造成的影响。假如您担心成本、复杂性或光缆的坚韧性等问题,则可以考虑采用屏蔽5e类铜缆解决方案。即使是简单的一层铝箔屏蔽,在正确接地时也能够提供很显著的抗电磁/射频干扰的能力。

  接地:正确的接地是获得有效屏蔽的要害。没有接地或接地不正确可能会降低屏蔽的效果。理想的屏蔽接地应该只有唯一的接点。当干扰信号耦合到屏蔽层上时,电流就会被导入大地,避免了屏蔽层下的线对受到影响。当屏蔽的近端和远端都与地面连接时,有可能会形成接地环路。近端位置与远端位置的大地电势差会在导电屏蔽层上形成巨大的电势差和相应电流。屏蔽上流动的大地电流使屏蔽成为携带信号的线对的干扰源。

  平衡:高度平衡的、稳定的UTP可提供很大的抗扰性。线对的每半个纽绞可以被看作一个环形天线。另外半个连续的纽绞在方向上都与上方导线相反。在一条平衡理想的电缆中,环形天线的交变极性会抵消加在线对上的干扰。粘连线对电缆提供了最接近于完美平衡的特性,非凡是在粗暴安装和在日常使用中受到机械损害之后。在干扰存在时,电缆的平衡性和稳定性是其在工业以太网的应用中成败的要害。

  工业标准:开放式的标准化是以太网的一个主要优点。任何产品都可以设计成符合IEEE所规定的最低要求。