工业以太网

在工厂车间实现以太网:协议和连接

什么是M12工业以太网电缆?

M12电缆护套

M12电缆的护套通常额定为CMR，这意味着它适用于一般用途，包括在立管空间(楼层之间)运行的电缆。电缆也可以带有CMP等级，这表明可以在静压室空间中使用的高压电缆，例如冷空气回流和悬空天花板以上的空间。

M12导体

M12电缆适用于恶劣环境，采用实心铜导体和镀锡铜漏(接地)线。镀锡铜提供的腐蚀保护延长了M12电缆的寿命，特别是在潮湿或高温环境下。

M12 x编码连接器	IP-68额定M12连接器	直角M12连接器

镀锡铜是什么?
镀锡铜线涂有一层薄薄的锡，可以保护电线免受氧化和腐蚀。镀锡铜线的导电性和裸铜线一样，但在易受高温、潮湿或频繁接触水的环境中，其使用寿命可延长10倍。

M12连接器和连接器编码

M12连接器为圆形镀镍连接器或带12mm锁紧螺纹的塑料连接器。它们提供了严密的防潮密封，是高振动应用的理想选择，如装配线。

为了避免由于不正确的配合而造成的潜在损坏，M12连接器采用字母编码。每个字母指的是不同的连接器形状，有时指的是针数。编码也可以表明电缆的性能和结构。例如，X-Coded电缆具有铝-聚酯薄膜屏蔽，数据传输速度可达10 Gbps。

大多数现有的100 Mbps和1 Gbps工业以太网使用A和D编码电缆，对于新的高速以太网安装，x编码电缆是首选，并提供一定程度的未来证明。X-Code电缆中每个双绞线的引脚由连接器中的交叉配置分开，这有助于减少串扰并保持信号完整性。

M8连接器和M12连接器有什么区别?
M8电缆用于连接plc, I/O盒和传感器，并具有一个小的圆形8mm螺纹螺纹式连接器，即使在水下也能保持水密。M12连接器有一个12mm的螺纹，用于传感器，执行器，现场总线和工业以太网。M12引脚计数范围从3到17，所以了解您的应用程序需要什么是很重要的。工业以太网通常需要8个引脚，现场总线使用4或5个引脚。

电缆IP等级

电缆的IP (Ingress Protection)等级是指其抵抗液体和固体颗粒的能力。“IP”后的第一个数字是指对固体的保护，范围从0(无保护)到6(完全保护)。第二个数字表示对液体的保护程度，范围从0到8。IP67和IP68等级的电缆被认为是“防水”的。电缆等级为IP67，指电缆和连接器可以在1m深的水中浸泡不超过30分钟。IP68电缆可以在水深1 ~ 3米的水中浸泡不确定时间。

EMI屏蔽

在工业环境中，电缆可能在靠近大型电机和其他电磁干扰源(EMI)的地方运行，带非屏蔽双绞线的整体箔屏蔽是常见的选择，特别是对于高速10 Gbps网络。F/UTP电缆非常像普通的UTP电缆，在外部电缆护套下添加了铝聚酯薄膜。

连接器锁定

大多数M12连接器使用简单的螺丝锁紧机构。连接器上的螺纹螺母与端口上的相应螺纹组相匹配。

其他形式的锁存包括:

• 推拉:将公连接器推入母插座，并发出“咔”的一声锁住，表明已建立良好的连接。
• 卡口式:一种配合设计，在插座上使用引脚，在插头上使用斜坡，用于快速连接和断开。

工业网络中的以太网

现场总线与以太网
在过去的十年中，工业自动化一直由现场总线主导，这是一种用于可编程逻辑控制器和现场级设备(如传感器、开关和执行器)的分布式实时控制系统。现场总线上的设备可以使用便宜的双线电缆以菊花链的方式连接，减少电缆的数量和电缆的总体成本。

由于工厂自动化的快速采用，现场总线在现有实现中约占一半。然而，近年来以太网在现场总线安装基础上取得了重大进展，占新安装的65%，而现场总线仅占28%。

概率与确定性沟通
标准以太网是概率性的。这是一种“尽最大努力”的技术，没有交付的保证。以太网依赖于这样一个假设，即设备可能不会同时通信，如果它们通信，它们将检测到冲突，后退一段时间，然后重新传输它们的数据。在IT网络中，数据包到达时偶尔出现短暂延迟通常不是问题。相比之下，工业以太网必须既具有概率性又具有确定性。网络必须确定地知道一个事件将在可预测的时间内发生。在装瓶厂，当液体到达瓶顶时，灌装操作必须停止。事件(“瓶子已满”)和响应(“停止填充”)每次都必须准时发生。

工业自动化应用中的延迟和抖动是什么?
在消费者和企业网络中，周期性的延迟是可以接受的。在工厂自动化中，像运动控制这样对时间敏感的操作必须是可预测和可重复的。延迟是数据在网络上从一点传输到另一点所花费的时间。它还可以表示完成往返所花费的时间。在一个时间敏感的网络中，设备必须“实时”感知并采取行动，延迟必须很低并得到保证。延迟的变化称为抖动，也必须保持在最小。

像PROFINET这样的通信协议是以太网的竞争对手吗?
在7层OSI模型中，以太网标准占据第1层和第2层，与网络上节点之间的通信以及物理链路的电气和机械方面有关。PROFINET构建在以太网之上，位于应用层(第7层)，终端用户应用程序在这里与网络服务交互。它使用以太网和其他传输层协议(TCP/IP和UDP/IP)进行非时间关键任务，如设备配置和诊断。

基于PROFINET的网络时敏确定性任务要求精确控制、低延迟和最小抖动，PROFINET提供了两个额外通道:

• PROFINET RT处理控制器和设备之间的时间关键通信。它使用以太网帧中的一个名为EtherType的字段来绕过正常的TCP/IP处理，这将引入延迟和可变性。PROFINET RT比标准以太网更快，更可预测，几乎用于所有通信。
• 对于时间最关键的数据交换，PROFINET红外热成像(“同步实时”)修改以太网流量交换规则以优先级和同步此流量，将抖动减少到小于1毫秒。

Ethernet/IP和PROFINET是最常用的通信协议，其次是EtherCAT和Modbus (RTU/TCP)。

PROFINET和Ethernet/IP是否需要特殊类型的以太网电缆?
PROFINET®、EtherNet/IP®和其他通信协议使用基于以太网的IT网络中同类电缆的工业级版本。如果您连接的设备能够达到10gbps，请使用Cat6或Cat6a。如果设备可能受到振动、水或腐蚀，请使用M12 x编码电缆．工业级铠装光缆也可用于高速和网络骨干网连接(例如交换机到交换机，运动控制)。

PROFINET能否在标准以太网交换机上运行?
PROFINET可以使用任何非托管网络交换机能够100mbps，全双工传输。开关还应设计用于工业环境，具有直流输入电源、宽工作温度范围和坚固结构等特点。乐鱼体育AAP

无线设备用于工业自动化吗?
尽管无线网络只占工业网络市场的7%，但它正在迅速增长。当工厂开始利用5G和移动机器人等技术时，预计这一增长将加速。工业无线网络必须比机场和咖啡店的无线社区网络可靠得多。

什么是普渡控制层次模型?
普渡模型(Purdue Model)是一个用于制造和流程工业的框架，它将企业和工业网络功能分为六个层次。它是在20世纪90年代开发的，虽然它仍然是一个有用的参考，但它不能对现代制造业中常见的混合云架构进行建模。

2022世界杯中国时间表支持以太网供电乐鱼体育AAP

乐鱼体育AAP以太网供电(PoE)允许数据和电源同时通过以太网电缆传输。通过消除对单独交流电源的需求，PoE减少了为工业网络中的各种设备供电的时间、复杂性和乐鱼体育AAP成本，包括传感器、摄像头和无线接入点(wap)。

PoE-capable工业开关每个端口可提供高达100W的功率。当poe设备被连接时，交换机将自动协商并提供所需的电量。乐鱼体育AAP

覆盖PoE Type 3 (60W)和Type 4 (100W)设备的IEEE P802.3bt标准建议至少采用D类Cat5e布线。对于新安装，请使用LP认证的Cat6a电缆，实心23 AWG导体．

什么是LP认证?
更高功率的PoE应用会产生更多的热量，特别是当电缆捆绑时。为了解决这一问题，保险商实验室(UL)推出了有限功率(LP)认证，以简化电缆的选择。乐鱼体育AAPLP认证意味着电缆已经在可能导致高温的情况下进行了测试，例如大束、高环境温度和封闭空间或管道。LP认证电缆(寻找CMR-LP电缆额定值)可以承载指示的电流而不超过电缆的额定温度。

乐鱼体育AAP电能质量和连续性

对于以太网交换机、控制器和其他敏感电子设备来说，工厂车间是一个极其恶劣的环境。乐鱼体育AAP电涌、电压下降和电源中断很常见，可能导致设备损坏、昂贵的生产停产和数据丢失。为了降低这些风险，UPS系统和浪涌保护器必须部署在网络的所有级别，以避免功率波动和故障。乐鱼体育AAP

极端的温度和湿度是网络设备和支持它们的电能质量系统面临的另一个挑战。2022世界杯中国时间表乐鱼体育AAP大多数IT设备设计用于温度控制的数据中心或办公空间。在工厂车间和仓库中，环境温度可能比典型的工作场所更高或更低。例如，伊顿极端温度UPS系统设计用于温度范围为-40°C至80°C的非it环境。

协作机器人和增材制造(3D打印)等新制造技术导致工厂车间的联网设备急剧增长，其中许多设备无人值守。这反过来又产生了对电力质量和电力备份的智能和连接方法的需求，以确保这些过程的可靠和安全运行。乐鱼体育AAP

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