工业以太网规划与组建的考虑事项

2023-08-29 理论教育版权反馈

【摘要】：随着发展，千兆位速率的工业以太网用于工业控制是完全现实的。表9-14 施耐德电气公司推荐的用于工业以太网铜线连接器的规范关于非屏蔽型RJ-45连接器的介绍此处从略。表9-15 M12圆形连接器针脚和以太网信号的对应关系3.工业以太网中设备的连接工业以太网中使用铜缆对各种不同的网络设备按照规范进行连接。

1.规划一个工业以太网要考虑的问题

规划一个工业以太网要考虑的问题如下：

1）使用工业以太网交换机全双工模式工作。网络中主要使用交换机，一般情况下，能用全双工交换机就不用集线器。工业以太网中一般不要使用集线器。

2）10Mbit／s带宽的交换机可以用于小型控制系统，但是不用于PLC／SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制）系统或主干网络的连接。100Mbit／s的网络速度是合适的，可用于大多数的自动化系统。

3）采用自修复环路或冗余自修复环路。

4）采用管理型交换机。

2.组建一个工业以太网的部分注意事项

（1）工业以太网环境中的无线AP

无线AP是无线局域网的接入点，通过无线AP接入，无需使用物理电缆，节省了安装和维护费用。无线通信并不是要替代有线网络，而是多了一种通信方法，它使设备可以在不同的位置对网络进行访问。用于工业环境的无线技术必须要与现有的有线网络具有相同的可靠性、性能和冗余，才能满足工业环境中的应用要求。

（2）带宽考虑

10Mbit／s的带宽可以用于小型终端设备，一般不用于PLC控制网络或SCADA系统，也不用于主干网络的连接。100Mbit／s的网络速度用于多数工业控制网络是没有问题的。

1Gbit／s可用于主干网络的连接。随着发展，千兆位速率的工业以太网用于工业控制是完全现实的。

全双工模式工作的交换机能够将现有的网络带宽提高1倍，如在100Mbit／s的网络环境中，交换机工作在全双工模式下，实际享有200Mbit／s的带宽。

（3）电磁辐射

电磁兼容（Electro Magnetic Compatibility，EMC）描述了设备或系统在特定的电磁环境中符合要求运行并不对其他设备产生无法忍受的电磁干扰能力。EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器件对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度。

两个主要制定ENC标准的组织是IEC和CENELEC。两个主要用于电磁辐射的国际标准如下：

1）IEC 61000-6-2—2005：电磁兼容性（EMC）.第6-2部分：通用标准.工业环境的抗扰度。

2）IEC 61000-6-4—2007：电磁兼容性（EMC）.第6-4部分：一般标准.工业环境的辐射标准。

安装工业以太网设备和装置时，需要注意的是：

1）电气电路和屏蔽接地的方法；

2）屏蔽的质量；

3）应用环境。

（4）工业以太网使用的电缆和连接器

1）工业以太网使用的对绞电缆：工业以太网要求必须使用屏蔽的超5类双绞线或者更好的电缆。屏蔽超5类双绞线的信道传输速率可达350Mbit／s。超5类线，具有5类线的全部特性，有更高的质量和更小的串扰。它有更小的双绞扭矩。TIA／EIA 568A-5定义了这种电缆。

2）典型制式网络中使用的光纤：将一部分典型制式以太网用于工业环境中，使用的光纤必须满足相关制式以太网的物理层规范，如10Base-FL光缆规范、100Base-FX光缆规范等。

① 10Base-FL光缆可用于骨干网络线缆，距离可达4km。TIA／EIA商用楼宇布线标准批准了10Base-FL可以用于校园楼宇之间的连接。工作在全双工模式下的10Base-FL网络的数据传输速率可达20Mbit／s，最大的网段长度可达2000m。使用较多是多模光纤（62.5μm／125μm：62.5μm光纤芯带有125μm的覆层），工作波长为850nm。

② 100Base-FX光缆规范：100Base-FX物理层规范使用IEEE 802.3u标准，用于快速以太网（100Mbit／s）的光缆实现。全双工模式下，100Base-FX网络的传输速率可达200Mbit／s，最大网段长度为2000m（全双工）。典型使用的光缆是多模光纤（62.5μm／125μm），工作波长为1300nm。

随着发展千兆位以太网应用在工业环境会越来越多，按照对应的物理层规范使用光缆。

3）用于铜线网络的以太网连接器：

① 铜线连接器规范：下面以施耐德电气公司工业网络的实际工程应用来介绍铜线网络的以太网连接器的情况。

施耐德电气公司推荐：在办公室和轻工业环境使用RJ-45连接器，在重工业环境使用M12带有D编码的4极圆形连接器。施耐德电气公司推荐的用于工业以太网铜线连接器的规范见表9-14。

表9-14 施耐德电气公司推荐的用于工业以太网铜线连接器的规范