Сети Industrial Ethernet

Кэрол Эверетт Оливер

Новый рынок для ЛВС связан с использованием их в производственных помещениях. Ранее в них применялись ИТ-решения, которые сводились к изолированным (несетевым) программным приложениям для планирования выпуска продукции и составления отчетов. Однако в настоящее время развитие ИТ-решений в этих помещениях идет по пути использования передовых сетевых систем. Дело в том, что для усиления позиций в конкурентной борьбе фирмы нуждаются в получении информации о своих производственных операциях в реальном масштабе времени.

Сети в заводских цехах — явление не новое, однако разные производители управляющих устройств поддерживают разные фирменные и открытые сетевые технологии, что затрудняет информационный обмен в масштабе всего завода.

Производители кабелей и разъемов создают продукты с повышенной надежностью, способные устойчиво работать в агрессивных промышленных средах. Кроме того, подкомитет TR-42.9 ассоциации TIA разрабатывает стандарт на промышленные кабельные системы, поддерживающие продукты разных производителей.

Специфика сетей Industrial Ethernet

Industrial Ethernet — это сеть для заводских цехов или других сред с тяжелыми условиями эксплуатации оборудования. С ее помощью легко связывать компьютеры между собой, поскольку Ethernet-инфраструктура наверняка уже существует в офисе предприятия. Однако в отличие от офисных инфраструктур к кабелям и коннекторам Industrial Ethernet предъявляются повышенные требования. «Трудности с проектированием СКС связаны с широким диапазоном условий их применения, — говорит Питер Шарп, старший консультант по телекоммуникациям инженерно-консалтинговой компании Giffels Associates Limited и председатель подкомитета TR-42.9 ассоциации TIA. — С одной стороны, это может быть грязный металлургический комбинат, на котором используются химические растворители, вода и технические масла, оказывающие вредное влияние на кабельную систему, а с другой — чистейшая клиническая лаборатория, в которой могут присутствовать источники электромагнитных помех».

Основные различия между промышленными и офисными кабельными системами связаны не с принципами их работы, а с наличием (в промышленных системах) продуктов нового поколения, способных устойчиво функционировать в агрессивных средах, отсутствующих в офисах. Стоит отметить, что средства Industrial Ethernet применяются не только в заводских цехах, но и на нефтедобывающих предприятиях, на открытых площадках, где установлено телекоммуникационное оборудование, в военных системах или магазинах (для подключения торговых терминалов).

Инсталлируя кабельные продукты на разного рода предприятиях, следует учитывать диапазон рабочих температур (экстремальные температуры бывают на нефтедобывающих платформах и в наружных информационных киосках), возможность попадания воды (это особенно характерно для заводов по переработке пищевых продуктов), уровень влажности и наличие вибрации. Средства Industrial Ethernet должны быть достаточно гибкими, чтобы обеспечивать высокоскоростную передачу данных в реальном масштабе времени и возможность управления (посредством приложений для ПК) программируемыми логическими контроллерами и модулями ввода-вывода разных производителей. В отличие от офисных инфраструктур с телекоммуникационными шкафами промышленные кабельные системы переконфигурируются значительно реже и в них не требуется применять модульные коммутационные панели.

Монтажные шкафы и коннекторы должны соответствовать правилам безопасности, принятым ассоциацией NEMA, и строгим спецификациям на разного рода воздействия, механические и окружающей среды. Системы Industrial Ethernet будут состоять из герметизированных и негерметизированных распределенных блоков управления и модулей ввода-вывода, расположенных на автоматизированных производственных участках.

При разработке кабельных продуктов для зданий производственного назначения одна из самых сложных проблем связана с флуктуациями температуры, выходящими за обозначенные текущими спецификациями пределы. Существующие коннекторы производятся для работы в диапазоне температур от –10 °C до +60 °C, типичном для большинства офисных сред и малых промышленных предприятий. Однако в агрессивных средах температура может выходить из указанного диапазона на продолжительное время, вызывая сбои в передаче данных и снижая надежность работы коммуникационных систем. Новые компоненты должны работать в полном промышленном диапазоне температур, т. е. от –25 °С до +85 °С.

Для существенного снижения общего уровня шумов большое значение имеет ослабление синфазной помехи. Синфазная помеха — это напряжение по отношению к земле,

Махол добавляет, что в обеспечении надежной работы кабеля большую роль играют его внешняя оболочка и защитный экран. По его мнению, в промышленных условиях следует применять всепогодный UTP- или STP-кабель категории 5е (сегодня его называют кабелем категории 5i), соответствующий военным спецификациям, включая спецификацию MIL-C-24640A на водонепроницаемость. Кабель должен иметь полиэтиленовую внешнюю оболочку черного цвета с повышенной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и истиранию. При необходимости кабель может быть армирован.

Связь с внешним миром

Для успешной работы сети Ethernet в целом большое значение имеют параметры коннекторов. Текущий стандарт на передачу данных предлагает использовать восьмиконтактный модульный коннектор категории 5 с защитным кожухом. Однако не все такие коннекторы, выпускаемые серийно, подходят для промышленных сред. Это связано с очень разными методиками их испытаний на устойчивость к вибрации, ударам, экстремальным температурам и на герметичность.

«Конструируя первый коннектор для промышленных сред, — говорит Филлион, — мы стремились прежде всего обеспечить его электрические характеристики на уровне категории 5е и реализовать метод герметизации, защищающий от загрязнений.

В настоящее время для разных нужд поставляются розетки нескольких конструкций — с контактами типа 110, с монтажной печатной платой и др.

Статья опубликована на сайте «Сети и Ситемы связи».