Industriella Ethernet-nätverk är utformade för att ge snabb och tillförlitlig kommunikation mellan maskiner, styrenheter, sensorer, kameror och andra industriella enheter. Men till skillnad från ett typiskt kontorsnätverk fungerar industriellt Ethernet ofta i miljöer med motorer, växelriktare, strömkablar, reläer och andra källor till elektrisk störning.
Det är här kabelskärmning blir viktig.
Vad är kabelskärmning?
Kabelskärmning är ett ledande lager som placeras runt signalledarna inuti en Ethernet-kabel. Beroende på kabelkonstruktionen kan skärmen använda material som flätad metall, folie eller en kombination av båda.
Syftet med skärmen är att minska effekten av elektromagnetisk störning (EMI) på dataöverföringen.
I en fabriksmiljö kan Ethernet-kablar dras nära:
- Motorer och motordrivningar
- Servosystem
- Frekvensomriktare (VFD)
- Högströmskablar
- Switchande nätaggregat
- Reläer och kontaktorer
- Svetsutrustning
- Andra industrimaskiner
Dessa enheter kan generera elektromagnetiskt brus som kan störa närliggande kommunikationskablar.
Hur påverkar EMI industriellt Ethernet?
Ethernet överför data med hjälp av elektriska signaler. När oönskat elektromagnetiskt brus kopplas in i kabeln kan det påverka kvaliteten på den överförda signalen.
Beroende på miljö och installation kan kraftiga störningar bidra till:
- Kommunikationsfel
- Paketåteröverföringar
- Intermittenta nätverksanslutningar
- Ökad latens
- Instabil maskinkommunikation
- Oväntat nätverksavbrott
Dessa problem kan vara särskilt svåra att diagnostisera eftersom nätverket kan verka fungera normalt under vissa förhållanden och bli instabilt när utrustning i närheten börjar fungera.
Skärmning hjälper till att minska mängden extern störning som kopplas in i signalledarna.
Varför är skärmning viktigare i industriella tillämpningar?
Ett typiskt kontorsnätverk har vanligtvis en relativt kontrollerad elektromagnetisk miljö. Industriella nätverk är annorlunda.
Ethernetkablar kan behöva dela kabelstegar eller vägar med strömkablar och kan installeras nära utrustning som genererar betydande elektromagnetiskt brus.
Till exempel kan en maskin innehålla båda:
Kraftsidan
Motor → Servodrift → Nätkabel
och
Kommunikationssidan
PLC → Ethernet-switch → Industriell enhet
Om kommunikationskabeln dras genom en bullrig miljö blir korrekt kabelkonstruktion och installation viktiga faktorer för att upprätthålla tillförlitlig kommunikation.
Det är därför skärmade Ethernet-kablar ofta används i industriella applikationer.
Skärmning är inte samma sak som jordning
En viktig punkt är att en skärmad kabel inte automatiskt betyder att skärmningssystemet fungerar korrekt.
Kabelskärmen är en del av ett större system som inkluderar:
- Kontakter
- Utrustningsgränssnitt
- Skärmavslutning
- Jordning/utjämning
- Kabeldragning
- Installationsrutiner
En skärm som är dåligt avslutad eller felaktigt ansluten kanske inte ger det förväntade skyddet.
För industriellt Ethernet bör därför hela anslutningen betraktas som ett system snarare än att enbart titta på kabeln.
Vanliga typer av skärmade industriella Ethernet-kablar
Olika industriella tillämpningar använder olika kontakt- och kabelkonstruktioner.
M12 Ethernet-kablar
M12-kontakter används flitigt inom industriell automation tack vare sin kompakta och robusta design.
Beroende på applikation kan M12 Ethernet-anslutningar användas för system som PROFINET, EtherCAT, industriellt Gigabit Ethernet och andra industriella kommunikationsnätverk.
Skärmade RJ45 Ethernet-kablar
Skärmade RJ45-anslutningar är också vanliga i industriella styrskåp, switchar, maskinseendesystem och annan Ethernet-baserad utrustning.
De kan vara lämpliga när vanliga RJ45-gränssnitt används, men ytterligare skydd mot elektromagnetisk störning krävs.
Högflexibla Ethernet-kablar
Robotutrustning och automatiserade maskiner kan kräva Ethernet-kablar som upprepade gånger rör sig genom en dragkedja.
I dessa tillämpningar måste kabeln beaktas inte bara för elektrisk prestanda utan även för mekaniska krav såsom flexibilitet och upprepad rörelse.
Skärmning är bara en del av tillförlitligt industriellt Ethernet
Att välja en skärmad kabel är viktigt, men det är inte den enda faktorn som påverkar nätverkets tillförlitlighet.
En pålitlig industriell Ethernet-installation bör också beakta:
Kabeldragning: Håll kommunikationskablar borta från starka elektromagnetiska störningskällor när det är möjligt.
Val av kontaktdon: Kontaktdonet ska vara lämpligt för den industriella miljön och det erforderliga Ethernet-gränssnittet.
Skärmanslutning: Skärmen måste vara korrekt integrerad med kontakten och utrustningens jordnings-/utjämningssystem.
Mekaniska krav: Applikationer som involverar vibration, böjning eller dragkedjerörelse kräver en lämplig kabelkonstruktion.
Överföringskrav: Kabelkategori, ledarkonstruktion, längd och nätverkshastighet ska matcha applikationens krav.
Slutsats
Industriellt Ethernet fungerar i miljöer som kan vara betydligt bullrigare än vanliga kontorsnätverk. Motorer, drivenheter, strömkablar och annan industriell utrustning kan introducera elektromagnetiska störningar som kan påverka kommunikationens tillförlitlighet.
Skärmning hjälper till att minska effekten av denna störning, men ett effektivt skydd beror på mer än att bara välja en skärmad kabel. Kabelkonstruktion, kontakter, skärmterminering, jordning, dragning och mekaniska krav måste alla fungera tillsammans.
För industriella Ethernet-applikationer bör valet av rätt kabel därför börja med den faktiska installationsmiljön – inte bara kontakttypen.
Behöver du en specialanpassad industriell Ethernet-kabel?
Alvin's Cables stöder anpassade kabelkonfigurationer för industriella applikationer, inklusive M12 Ethernet, skärmad RJ45, högflexibelt Ethernet, maskinseende och andra industriella anslutningskrav.
Dela din kontakttyp, kabellängd, nätverkskrav och applikationsmiljö med vårt team, så kan vi hjälpa till att bekräfta rätt kabelkonfiguration.
