布線 必須考慮環(huán)境影響

   市場(chǎng)流行的5e類非屏蔽雙絞線以太網(wǎng)電纜，以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡
量，是十分脆弱的。除了可能受到明顯的物理?yè)p害，還存在更加
隱蔽的、不可見(jiàn)的電磁／射頻干擾。作為工業(yè)用戶來(lái)講，這樣的
電纜，顯然難以滿足需求。
    以太網(wǎng)是聯(lián)網(wǎng)世界無(wú)可爭(zhēng)議的霸主，近些年來(lái)一直牢牢占
據(jù)著商業(yè)辦公環(huán)境的領(lǐng)地?？刂坪妥詣?dòng)化領(lǐng)域也正在朝著這一開(kāi)
放式的、基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)發(fā)展。但是，作為工業(yè)用戶來(lái)講，您是
否認(rèn)為所有普通的電纜，都可以滿足工業(yè)過(guò)程控制和自動(dòng)化技術(shù)
環(huán)境的苛刻要求呢？
    實(shí)際上，市場(chǎng)流行的5e類非屏蔽雙絞線（COTS 5e UTP）
以太網(wǎng)電纜，以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，是十分脆弱的。除了可能受到
明顯的物理?yè)p害，還存在更加隱蔽的、不可見(jiàn)的電磁／射頻干擾。
    假若要在工廠地面敷設(shè)非強(qiáng)化的商用級(jí)5e類非屏蔽雙絞電纜，結(jié)果會(huì)如何呢？下面我們以普通電纜
為例，分別就其在安裝、溫度及紫外線輻射和陽(yáng)光照射對(duì)線纜的影響、線纜的耐油性、機(jī)械力等各個(gè)方
面，來(lái)具體闡述在工業(yè)用惡劣環(huán)境下，以太網(wǎng)電纜應(yīng)該具備的特點(diǎn)。
    什么環(huán)境為工業(yè)惡劣環(huán)境
    電纜在施工中和安裝后，不論是施工時(shí)的實(shí)際影響，還是安裝好后的環(huán)境影響，都可能帶來(lái)較大的
破壞影響，而我們通常所指的惡劣環(huán)境究竟是什么狀況呢？全面了解這種環(huán)境影響，無(wú)疑可以提高電纜的
應(yīng)用性能。
    施工安裝中的拉抻、搬運(yùn)時(shí)線的自然分離是最基礎(chǔ)的影響因素，在安裝好后，外部環(huán)境的高溫、日
光照射、紫外線輻射、電磁、射頻干擾等都會(huì)對(duì)電纜性能造成影響，而同時(shí)因磨損、剪斷和碾壓等外界機(jī)
械力，以及接地、平衡等也會(huì)帶來(lái)很大影響。這些來(lái)自于不同的人為或非人為因素，都給以太網(wǎng)帶來(lái)了一
個(gè)惡劣的工業(yè)環(huán)境。
    惡劣因素的影響分析
    筆者在此針對(duì)各種因素對(duì)電纜的影響一一進(jìn)行分析，從而提醒用戶在施工中或安裝后有針對(duì)性地注
意，能夠盡最大可能來(lái)保證電纜的高性能。
    安裝影響
    在綜合布線的施工安裝中，安裝的正確與否是提高電纜性能的重要原因。按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，電纜被允
許具有一定的拉伸能力。拉抻前，電纜為100英尺，拉伸后，可能變成100英尺2英寸。用過(guò)大的力拉抻商用
級(jí)UTP，會(huì)拉長(zhǎng)電纜。電纜的拉長(zhǎng)會(huì)造成信號(hào)損失（衰減）和信號(hào)延遲。這些效應(yīng)將限制電纜可能敷設(shè)的距
離。
    在鋪設(shè)電纜時(shí)，電纜在搬運(yùn)的過(guò)程中，可能會(huì)導(dǎo)致雙絞線散開(kāi)。這樣將改變線對(duì)導(dǎo)線中心間的間
距，造成不平衡。這樣，線對(duì)間具有更多的耦合作用（串?dāng)_）、信號(hào)回波傳送（回?fù)p），更加容易受到周
圍電磁／射頻干擾的影響。這些因素中的任何一個(gè)都可能會(huì)引起電纜傳輸數(shù)據(jù)的丟失，造成工業(yè)過(guò)程中斷
或安全問(wèn)題。
    在目前市場(chǎng)上，國(guó)內(nèi)很多的布線企業(yè)開(kāi)始針對(duì)雙絞線的散開(kāi)問(wèn)題，研制對(duì)策。比如國(guó)際布線廠商Be
lden CDT所引入的雙絞線之間粘連線對(duì)技術(shù)，就可以防止線對(duì)的散開(kāi)，保證了電纜的設(shè)計(jì)性能。
    采用粘連線技術(shù)的每一線對(duì)，都可沿整條電纜物理地粘連在一起。無(wú)論如何搬運(yùn)，即使在安裝時(shí)，
線對(duì)也不會(huì)被無(wú)意分開(kāi)。粘連線對(duì)還增加了機(jī)械強(qiáng)度，除了機(jī)械穩(wěn)定性外，還提高了耐拉程度。
    溫度影響
    上面的問(wèn)題都是由搬運(yùn)電纜而引起的。那么在工業(yè)應(yīng)用中遇到極端溫度環(huán)境時(shí)，電纜又會(huì)出現(xiàn)哪些
問(wèn)題呢？
    極端低溫會(huì)使電纜變硬、變脆、很難使用。尤其在安裝時(shí)，電纜太脆是一個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題。另一方
面，極高的溫度可能會(huì)使電纜中所使用的塑料性能降級(jí)。所以，用戶應(yīng)根據(jù)預(yù)期的溫度敷設(shè)相應(yīng)的電纜。
    電纜溫度額定值并不是唯一的考慮因素。在20℃以上時(shí)，每增加1℃，COTS 5e類電纜的衰減會(huì)增加
0.4%。在60℃時(shí)，衰減可能會(huì)增加16%。作為用戶來(lái)講，在這種情況下，用戶也可以選擇抗高溫、抗衰減的
產(chǎn)品。另一方面，用戶也可以敷設(shè)較短的電纜。
    紫外線輻射和陽(yáng)光照射
    大多數(shù)商用5e類電纜不是用于戶外使用的，當(dāng)電纜暴露在陽(yáng)光中的紫外線下時(shí)，電纜的塑料護(hù)套就
會(huì)加速分解。護(hù)套的機(jī)械強(qiáng)度開(kāi)始降低，縮短了電纜的使用壽命。
    在這樣的條件下，用戶必須選擇提供防陽(yáng)光照射（SUN RES）電纜護(hù)套的產(chǎn)品，以確保這些電纜能
夠在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)久耐用，抗紫外線是以太網(wǎng)電纜需要具備的又一必要條件。   耐油
    在實(shí)際的日常生產(chǎn)活動(dòng)中，很多零部件都需要進(jìn)行很好的潤(rùn)滑，以保證順暢運(yùn)行。從石油中提取的
潤(rùn)滑油會(huì)浸入COTS 5e類電纜中，尤其是在高溫下。油會(huì)造成電纜護(hù)套膨脹，失去機(jī)械強(qiáng)度，使內(nèi)芯暴露在
外。在這樣的情況下，用戶需要選擇具備防油護(hù)套的產(chǎn)品。毫無(wú)疑問(wèn)，耐油性也是以太網(wǎng)電纜滿足實(shí)際生
產(chǎn)需要的、不可或缺的條件。
    機(jī)械力—磨損、剪斷和碾壓
    在一些特殊環(huán)境中，作為用戶，可能需要在電纜上行走，這樣，可能會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤或網(wǎng)絡(luò)延
遲。如果在電纜上面駕駛，則可能會(huì)損壞整條電纜。普通商用電纜顯然是無(wú)法滿足這種需求的。
    在這樣的情況下，就需要選擇具備工業(yè)級(jí)電纜護(hù)套的產(chǎn)品，其中有些電纜具有獨(dú)特的表面護(hù)套，可
以針對(duì)磨損和剪斷提供額外的機(jī)械保護(hù)。
    電磁、射頻干擾，噪音和屏蔽
    以上所說(shuō)的問(wèn)題都很明顯，因?yàn)橛脩艨梢钥吹交蚋杏X(jué)到這些問(wèn)題的發(fā)生。但是作為用戶來(lái)講，不可
能輕易得知EMI／RFI（電磁干擾/射頻干擾）何時(shí)發(fā)生和是否已給網(wǎng)絡(luò)造成重大破壞。避開(kāi)潛在的干擾源也
是最好選擇。
    避開(kāi)潛在的干擾源，則需要在敷設(shè)電纜時(shí)盡量遠(yuǎn)離干擾源，如電焊機(jī)、切換繼電器或直流驅(qū)動(dòng)器。
如果用戶必須要控制諸如電焊等類似干擾源時(shí)，該怎么辦呢？方法之一是使用光纜。光纜可以絕對(duì)避免電
磁／射頻干擾造成的影響。
    如果擔(dān)心成本、復(fù)雜性或光纜的堅(jiān)韌性等問(wèn)題，也可以考慮采用屏蔽5e類銅纜解決方案。即使是簡(jiǎn)
單的一層鋁箔屏蔽，在正確接地時(shí)也能夠提供很顯著的抗電磁／射頻干擾的能力。
    以太網(wǎng)電纜必須具有抗電磁／射頻干擾的能力，才能確保在各類干擾源存在的情況下，也能保障網(wǎng)
絡(luò)信息暢通無(wú)阻的傳遞。
    接地
    正確的接地是獲得有效屏蔽的關(guān)鍵。沒(méi)有接地或接地不正確可能會(huì)降低屏蔽的效果。理想的屏蔽接
地應(yīng)該只有唯一的接點(diǎn)。當(dāng)干擾信號(hào)耦合到屏蔽層上時(shí)，電流就會(huì)被導(dǎo)入大地，避免了屏蔽層下的線對(duì)受
到影響。
    當(dāng)屏蔽的近端和遠(yuǎn)端都與地面連接時(shí)，有可能形成接地環(huán)路。近端位置與遠(yuǎn)端位置的大地電勢(shì)差，
會(huì)在導(dǎo)電屏蔽層上形成巨大的電勢(shì)差和相應(yīng)電流。屏蔽流動(dòng)的大地電流使屏蔽成為攜帶信號(hào)的線對(duì)的干擾
源，因而以太網(wǎng)電纜必須很好地接地。
    平衡
    高度平衡的、穩(wěn)定的UTP可提供很大的抗擾性。線對(duì)的每半個(gè)紐絞可以被看作一個(gè)環(huán)形天線。另外
半個(gè)連續(xù)的紐絞在方向上都與上方導(dǎo)線相反。在一條平衡理想的電纜中，環(huán)形天線的交變極性，會(huì)抵消加
在線對(duì)上的干擾。
    粘連線對(duì)電纜提供了最接近于完美平衡的特性，特別是在粗暴安裝和在日常使用中受到機(jī)械損害之
后。在干擾存在時(shí)，電纜的平衡性和穩(wěn)定性是其在工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用中成敗的關(guān)鍵。
    工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
    開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)化是以太網(wǎng)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。任何產(chǎn)品都可以設(shè)計(jì)成符合IEEE所規(guī)定的最低要求。以
太網(wǎng)最常用的電纜所遵循的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是由TIA（電信行業(yè)協(xié)會(huì)）同EIA（電子行業(yè)協(xié)議）共同制定和實(shí)施
的。
    TIA/EIA 568-B描述了有關(guān)商用建筑通信布線（電纜和連接器）的相關(guān)規(guī)定。TR-42委員會(huì)負(fù)責(zé)電信
基礎(chǔ)設(shè)施布線標(biāo)準(zhǔn)。在協(xié)調(diào)工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在不同團(tuán)體的應(yīng)用中，各組織下了很大的努力。
    在歐洲，工業(yè)自動(dòng)化開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)協(xié)會(huì)（IAONA），國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和Cenelec（電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
歐洲委員會(huì)）正在與TIA/EIA及互相間進(jìn)行溝通，旨在推出面向工業(yè)以太網(wǎng)的真正開(kāi)放、協(xié)調(diào)的、基于標(biāo)準(zhǔn)
的工業(yè)通訊體系。
    以太網(wǎng)技術(shù)在控制和自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)方面具有速度高和規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。以太網(wǎng)必須根據(jù)工業(yè)環(huán)境所面
臨的實(shí)際的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整。雖然COTS電纜可以在一些工業(yè)應(yīng)用中使用，但在有些應(yīng)用中，COTS電纜因堅(jiān)韌
性不足而不能被接受。因此，作為用戶來(lái)講，在布設(shè)自己的布線系統(tǒng)時(shí)，一定要問(wèn)一下自己：我的以太網(wǎng)
電纜足夠堅(jiān)韌嗎？