为应用选择最佳的以太网电缆

精密屏蔽和粗鲁的连接器产生能够在工厂环境中存活的工业以太网电缆。

工业以太网的引入具有革命性的机器设计和操作。通过联网智能组件，机器构建器允许用户通过连接到网络立即访问机器的任何部分。商店地板到顶层通信简化供应链管理和过程控制。智能组件将诊断信息直接发送到维护员工的桌面，允许在计划期间提前处理问题停机时间与意外的行停止。当然，网络只是它运行的布线，这使得能够正确选择电缆必不可少的。

以太网最初是旨在将计算机和打印机连接在办公环境中。电缆甚至没有屏蔽 - 扭曲的对引入了一定量的噪音抗扰度，通信速度足够低，噪音不是问题。今天，所有这些都发生了变化。以太网以高达100 GB / s的速度运行，电缆运行高达100米。为了打击噪声的隔离信号，制造商提供具有复杂屏蔽，结构构件，密封剂等的电缆（参见图1）。

开发提供抗噪声和灵活性的电缆需要一个微妙的平衡行为。典型的方法是使用双屏蔽电缆（参见图2）。它从通常用于与编织屏蔽的商业环境中使用的箔屏蔽开始，通常是铜和不锈钢的混合。如果箔屏蔽断裂，则编织物保护导体免受损坏。结果是电缆，可以容忍3,000,000到10,000,000弯曲的循环计数，同时保护反对EMI。

压力护套提供额外的性能改进。在压力护套中，在制造过程中，夹套在高压下通过头部挤出。导体中的保护材料压制在导体中，以保持尺寸稳定性，以及缓冲和保护导体。压力护套产生更坚固的电缆，可改善终端 - 如果电缆过于柔韧，则夹套可以在连接器狭窄时折叠，从而产生水的进入点。

压力护套也可以稳定双绞线，这有助于消除噪音。在移动电缆中，双绞线可以相对于彼此滑动，不仅产生摩擦和磨损而且串扰。这可能会在某些情况下造成严重问题。“缺少数据可能是至关重要的，”David Gallagher（产品经理L-Com全球连接）说。“德国汽车公司拥有机器焊接到车辆的一侧，因为它没有得到正确的指示。它将底盘拉开了装配线。”以太网协议包括纠错步骤，但通过正确接线系统，设计人员可以最大限度地减少需求。

选择正确的仪表
最初，寻求开发工业以太网电缆的布线制造商设计了该产品。与地图相似，1:1的纵横比太大，无法在任何地方铺设，布线设计可以承受极端的温度、噪音和物理变形，但结果太大，无法使用。”大约七八年前，能够承受工业环境的电缆直径超过半英寸，”加拉赫说它不适合我们用于以太网的插头。电缆比插头大。它是如此沉重，如此难以终止，以至于我们走开了。”

如今，制造商和用户已经发现，较轻的电缆实际上可以为许多工业应用提供更好的解决方案。起初脸红，似乎更厚的是更强大的，工业应用需要最重的电缆 - 一个22尺，甚至是20个仪表电缆，而不是用于标准办公应用的24个规格（仪表数量与之相反直径）。这不一定是这种情况。诸如26号的较小，更柔韧的电缆可能实际上可以更好地幸存连续运动应用。它更轻，这意味着它在需要频繁逆转的高速操作中引入较少的惯性。它还提供了更紧密的弯曲半径。

直径较小的电缆重量也较轻。在典型的工厂应用中，地板是坚固的，重量本身不会成为问题。然而，在运动应用中，质量越大，惯性越大，这可能会影响精度，也会使部件过早疲劳。

然而，直径较窄的电缆能够承受较少的噪声，这可能会将它们限制在为以太网电缆定义的100米线路的一部分。”“你们可以通过降低到26号电缆的长度来降低电缆行程的50%，”加拉赫说这会很快影响安装，因此选择正确的仪表将在世界上产生巨大的影响。”

这是一个权衡的问题。22号或20号电缆可能提供更长的运行时间，但屏蔽可能会出现问题。电缆也可能太厚，无法使用标准RJ-45连接器。屏蔽还会增加电缆开裂的可能性。”在过去，很难得到一根能够经受住flex的屏蔽电缆，因为首先开始出现故障的是屏蔽，”Quabbin Wire&cable Co.的销售和营销总监凯文·德拉蒙德（Kevin Drummond）说，“它会摩擦自身，摩擦双绞线。它开始开裂和撕裂，然后有锋利的边缘，并将开始切割电缆的内芯，最终导致故障。”在整个运动范围内进行适当的测试，使制造商能够更好地了解屏蔽磨损以及每种应用需要哪些电缆（见图3）。

仪表的选择不是一刀切的解决方案。有时，用户可能需要对数据进行100米的完整运行。为了降低噪音，他们可以使用绞合电缆而不是实心水平电缆。一种典型的方法是使用较厚的电缆，如22号规格的电缆，甚至光纤电缆，连接到自动化岛；在这一点上，设计切换到24-甚至26-规格，以达到设备的移动元件。

建立连接
所有电缆都需要用连接器端接。最常见的以太网连接器是RJ-45插头/插孔组合。该设计的特点是一侧有弹簧触点，另一侧有实心销。由于大多数笔记本电脑都具有RJ-45端口，因此它既经济又能简化故障排除。

问题是RJ-45最初为办公环境中的扁平电缆设计。最近，已经开发了针对圆形电缆的版本，但应用有限。“办公环境的商业级连接器只是连接器背面的强度，”Gallagher说（见图4）。相反，设计人员转向屏蔽的RJ-45设计，该设计具有带夹具的金属外壳，该夹具完全围绕电缆，并在夹克的外部卷曲。“你那里得到了伟大的终止。您不必担心从连接器上松开的电缆。“

IEC 61076标准定义了M-12连接器，粗糙化的四针暗型设计。M-12连接器在电缆上的压力和压力面上是稳健的。别针可以在套接字中摇滚，但它们会保持连接。相比之下，施加的应变可以将连接器岩体摇摆在RJ-45器件的插孔内部，可能影响连接。在这种情况下，系统要么需要应变释放或切换到不同的设备。“如果在进入港口之前将应变消除施加应变消除的环境，RJ-45可能非常合适，”Gallagher说。“如果电缆将直接拉在连接上，那么M系列连接器就是走向的方式。”

冲击和振动是运动控制的常年问题，特别是在工业环境中。弹簧式RJ-45连接器不容忍这种机械扰动。“如果你振动连接器，你会振动千斤顶，”加拉格尔观察。“插头非常艰难，他们将在振动环境中击败千斤顶，因此在高振动环境中，我会避​​免一个RJ-45连接器，并使用M系列风格。”

工厂终止最终产生最佳性能。地板端接需要技术人员使用手动工具，因此压接方式因人而异。”德拉蒙德说：“我看到人们只是因为喜欢它的外观，才稍微扭曲（指挥家）一些。”这样的更改可能会影响性能。”

此外，随着工具随着时间的推移而磨损，它们会产生较差的终端。“Folks ask me all the time should I calibrate my hand tools, and the first thing I say is, ‘It's probably time to replace the tools because chances are you're asking me that question because you had a bad crimp and chances are you have a bad tool,’ says Gallagher. “For a technician, sometimes the best solution is having a little bin at their office that holds a few bags of factory terminated cables at the most common lengths they use.”

收获工业以太网的充分利益需要正确的网络硬件。如今，机器建筑们在指尖中具有各种布线和连接器选择。电缆和连接器的选择不是在扣边中进行的决定，但仔细考虑所涉及的权衡的应用要求，OEM可以到达系统，以便他们提供的价格标签提供性能。