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【TECH TIPS】Fluke Networks 工業乙太網測試方案—MICE標準

工業乙太網對資料幀(有時稱為資料包)丟失或損壞造成的延遲非常敏感,哪怕只有少量資料包丟失或損壞也會導致機器停機。上述問題通常是間歇性的,而且可能是由惡劣的工業環境造成的。

為了解決網路相關的停機問題,控制工程師和工業電工通常的做法是更換線纜或佈置旁路線纜,但他們卻未必瞭解線纜是否確實存在問題,或者由於通過了通斷性測試而將品質低劣的線纜誤認為是良好線纜。最棘手的問題是那些間歇性出現的,並且不容易複現,因此您真的很難知道問題是否已經解決。


標準化組織認識到有必要通過創立ANSI/TIA-1105-A和ISO 11801:3標準來應對可能導致間歇性網路問題的惡劣環境。上述兩個標準化組織都採用“MICE”標準,其中M為機械(衝擊、振動)、I為侵入(粉塵/液體)、C為氣候和化學(溫濕度/腐蝕性氣體)、E是電磁干擾(雜訊)。MICE標準適用於支持EtherNet/IP、ProfiNET、EtherCAT、Modbus-TCP以及其他工業協議的佈線。


不良連接可能導致間歇性丟包


M、I和C級別為2和3的工業環境可能導致工業乙太網線纜遭遇間歇性的通斷問題,這些問題是由於彎曲、振動、濕氣腐蝕以及溫度變化造成的收縮或膨脹而引起的。導致機器停機的間歇性通斷性問題很難發現,因為這些連接在大多數情況下似乎都是牢固可靠的,通斷性測試儀則通常會將不良連接判定為合格,因為這種測試儀只能發現開路的連接。

在上圖中我們可以看到,DSX2-5000 CH識別出電線4和電線5的電阻差大於5歐姆,這是連接不良導致的結果。
在上圖中我們可以看到,DSX2-5000 CH識別出電線4和電線5的電阻差大於5歐姆,這是連接不良導致的結果。

如何確定工業乙太網線纜是否具有不良連接


利用測量解析度為0.005 Ω或更好的線纜測試器,可以測量每根線的電阻,從而找到兩對或四對線纜中的不良連接。如果一根線的電阻明顯高於另外7根(或3根)線的電阻,則表示其連接不良,很可能會出現間歇性問題,導致資料包丟失,並最終完全失效。


DSX2-5000 CH和DSX2-8000 CH CableAnalyzer銅纜認證分析儀的直流電阻不平衡功能可以輕鬆找到並顯示不平衡的連接。


電磁干擾(EMI)可能導致間歇性丟包


電磁干擾(EMI)可能導致間歇性丟包

工業場所內具有變頻驅動器(VFD)、大型電機、電磁接觸器、弧焊設備和其他會產生靜電、電磁和射頻雜訊的大功率設備。哪怕乙太網資料包中只有一位元被EMI損壞,就會產生錯誤幀,導致整個資料包被設備拒絕。如果連續有多個資料包被損壞,則機器可能停機。



工業乙太網線纜應保持平衡,以便通過線纜內部的所有EMI都不會干擾構成乙太網資料包的低壓(通常為+/- 2.5伏)信號。有些線纜的不平衡度過高,會使其容易受到EMI影響。安裝不當、工藝不佳或材料不良,或者環境因素(MICE)都可能導致不平衡。在某些情況下,客戶在 E3區域(靠近VFD和其他強EMI干擾源)內使用額定等級為E1(機房或辦公室環境)的線纜,遮罩線纜降低了對EMI的敏感度,但是並非所有線纜都是遮罩線纜,有時遮罩層不能覆蓋整根線纜。




如何確定工業乙太網線纜是否容易受EMI影響


DSX2-5000 CH和DSX2- 8000 CH CableAnalyzers銅纜認證分析儀 具有特殊的不平衡測量功能,可解決MICE中的“E”問題,可確定線纜對電磁場的敏感程度。上述測量被稱為橫向轉換損耗(TCTL)和等電平橫向轉換轉移損耗(ELTCTL),並且在MICE標準(TIA-1005-A和ISO 11801:3)中都有所涵蓋。可根據線纜所在區域的“E”等級,在MICE標準中選擇與之相匹配的測試限值;E1用於機房或辦公室環境,E3用於靠近VFD或其他強EMI干擾源的區域,E2用於E1和E3區域之間的線纜走線。其中E值越高,對平衡的要求越嚴格,以遮罩更多會破壞資料包的EMI。

如何確定工業乙太網線纜是否容易受EMI影響

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DSX CableAnalyzer 系列銅纜認證解決方案是 Versiv 佈線認證產品系列中的銅纜認證解決方案。DSX 系列包括 DSX-8000 和 DSX-5000,前者可認證高達 Cat 8 / 2GHz 的佈線,後者可認證高達 Cat 6A / Class FA / 1GHz 的佈線。


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