最初由Xerox Palo Alto Research Center (PARC)于20世紀70年代開發(fā)的以太網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展成為世界上最常見的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在過去的數(shù)十年中，標準的巨大變化和擴展使得以太網(wǎng)能夠處理各種各樣的應(yīng)用，而這些是最初開發(fā)人員始料未及的。工業(yè)以太網(wǎng)就是其中的應(yīng)用之一。廠商和標準化組織已經(jīng)采用以太網(wǎng)的底層物理層來創(chuàng)建各種技術(shù)，例如PROFINET、Ethernet/IP (工業(yè)協(xié)議)、Ether-CAT和Modbus-TCP，優(yōu)化用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。
布線標準和連接器
所有工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用都被設(shè)計為采用雙絞線銅纜或光纖布線，與“常規(guī)”以太網(wǎng)中使用的線纜類似，并針對工廠環(huán)境進行一定的改動。國際標準組織(ISO)和美國電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會(TIA)制定了一套規(guī)范來定義工業(yè)場所的潛在環(huán)境條件。這就是所謂的機械、侵入、氣候/化學、電磁(MICE)規(guī)范。MICE等級表示不同程度的環(huán)境條件，其中MICE 1表示典型辦公環(huán)境，MICE 2為較惡劣的環(huán)境，MICE 3表示重工業(yè)環(huán)境。
為滿足這些要求，廠商們開發(fā)了專用的布線和連接器。其中包括遭受碾壓、加熱、浸沒或暴露于腐蝕性化學品時能夠正常工作的布線。大多數(shù)情況下，這會影響對電纜外部護套的要求，但無論是MICE 1還是MICE 3，電氣特性仍然相同。然而，一項值得注意的差異是電磁特性，其中對E1、E2和E3等級的橫向轉(zhuǎn)換損耗(TCL)提出了具體要求。該規(guī)范測量電纜抵抗外部電信號干擾的能力，例如焊機、變速驅(qū)動器和高壓電源產(chǎn)生的電信號。
由于連接器會成為信號電纜入口，所以受到特別檢測。一種方法是將標準8針模塊式連接器(RJ-45)裝入密封的螺紋型插座之中。該種連接器的優(yōu)勢是能夠兼容大多數(shù)“常規(guī)”以太網(wǎng)裝
置和布線?！癕12”連接器開發(fā)用于更苛刻的沖擊和振動應(yīng)用，具有小尺寸圓形鎖緊螺口式連接器，可以是兩對(M12-D)或四對(M12-X)。常見的工業(yè)布線配置中，電纜一端為模塊式8針連接器，另一端為M12連接器。
DSX CableAnalyzerTM屏幕顯示不同端對端電纜配置的測試
限值，包括E1、E2和E3限值。
布線問題
一半以上工業(yè)以太網(wǎng)問題的根源在于布線。其中有些問題在初始運行階段就已經(jīng)顯現(xiàn)出來，而有些問題不影響連接性能，可以正常工作，但發(fā)生環(huán)境變化后會造成通信故障。以太網(wǎng)是一種可靠的技術(shù)，即使在臨界環(huán)境下也能夠繼續(xù)通信 。 但環(huán)境的變化可能會造成通信問題，甚至線路徹底失效。以下為最常見的布線問題：
連通性：布線的最基本要求是，一端的引腳連接到另一端的正確引腳。布線中的任何接線錯誤或開路都將造成嚴重通信故障。不太容易理解的一種接線錯誤就是所謂的“串擾線”連接法，此時引腳都連接到另一端的相應(yīng)引腳，但電纜雙絞配對不正確。這會造成間歇性的或嚴重的故障。
長度：一般而言，以太網(wǎng)電纜的長度限制在100米。太長的電纜會造成兩個方面的問題。其一，信號沿電纜傳輸時強度變?nèi)?。 如果電纜太長，信號可能太弱，致使不能被遠端正確接收；第二，以太網(wǎng)的設(shè)計具有特定的響應(yīng)時間要求，電纜太長造成的延時會影響時序。無論哪種錯誤，都會造成嚴重故障或間歇性問題。例如，由于電纜損耗隨溫度升高而增大，太長的電纜在較低溫度時的傳輸性能或許能夠接受，但在較高溫度時則失效。串擾：這是衡量一根電纜中線對之間電磁干擾的指標。例如，“發(fā)送”線對上傳輸?shù)男盘柨赡軙Α敖邮铡本€對產(chǎn)生干擾。發(fā)送器可能將這種干擾當作輸入信號并停止發(fā)送。這同樣也會造成嚴重或間歇性故障。隨著信號頻率升高，串擾也會增大，使其成為網(wǎng)絡(luò)電纜最優(yōu)性能的決定因素。
屏蔽完整性：許多工業(yè)以太網(wǎng)電纜采用屏蔽層
，一般是金屬箔，在電纜外部護套之內(nèi)將各線對包裹起來。該屏蔽層的目的是降低外部電磁干擾(EMI)的影響，這些干擾可能來自于電纜附近的高壓或高電流裝置。EMI會造成電纜上傳輸錯誤，導致速率降低甚至完全失效。這種故障只有在干擾大到足以超過信號平衡時才會發(fā)生，例如附近的電機啟動或使用焊接工具時，因此非常難以
診斷。為使屏蔽有效工作，電纜在整個通路內(nèi)都保持屏蔽至關(guān)重要。
即使屏蔽層上的單個斷點也會大幅降低其性能，因此，對屏蔽的測試必須能夠確保電纜的整個通路都被屏蔽。由于屏蔽層一般都接地，所以尤其難以測量。如果屏蔽層在兩端都接地，簡單的直流測量不能確定其是否連續(xù)（可能存在經(jīng)機架地達成直流連通的“虛接地”現(xiàn)象）。
DSX CableAnalyzer屏幕顯示合格測試結(jié)果，
TIA 1005 CAT 6A鏈路，E2限值。
DSX CableAnalyzer顯示不合格的E3等級測試結(jié)果。
請注意是TCL不合格。
橫向轉(zhuǎn)換損耗(TCL)：這是衡量電纜“平衡”性的指標 —— 在線對的兩根線上傳輸相等信號的能力。雙絞線電纜通過同一線對中兩根線上大小相等、相位相反的差分信號，實現(xiàn)高水平的抗擾性。如果造成這兩根線上的信號大小不相等，外部噪聲就會干擾信號，使其失真到不會被接收裝置正確識別。如上所述，EMI問題可能會非常難以隔離和解決。為解決這一問題，標準化組織制定了對MICE E1、E2和E3環(huán)境下布線的TCL要求值得注意的是，使用經(jīng)過制造商認證、滿足以上所述要求的電纜和連接器，對于確保無錯誤工作至關(guān)重要。但是，有時候即使最好的廠商也會生產(chǎn)出不符合指標的產(chǎn)品。而更常見的情況則是不適當?shù)陌惭b技術(shù)可能會將頂級質(zhì)量的一套組件變成性能極差的鏈路。
電纜測試確保更長的正常運行時間
如果配備有適當電纜測試工具并且了解該工具的基本使用方法，則能夠利用它來提高正常運行時間，這主要體現(xiàn)在以下三個方面：
更快投入運行：連接電纜之前測量上述參數(shù)是保證其滿足規(guī)范且能夠正常工作的唯一途徑。
防止計劃外停工：電纜在初始運行階段能夠正常傳輸數(shù)據(jù)，并不意味著保證其在所有環(huán)境下仍然能繼續(xù)工作。安裝之后的環(huán)境變化可能會引發(fā)故障。因此，定期測試電纜的上述參數(shù)是否合格通過，可避免之后因環(huán)境變化引發(fā)的電纜故障。
更快解決問題：即使經(jīng)過測試的電纜，意外切割、拉拔、熔接等粗暴對待行為也會引起故障。在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時，如果能夠快速診斷布線問題，就可以節(jié)約大量時間。與花費幾個小時更換可疑電纜相比，幾秒鐘的測試即可驗證電纜是否良好，節(jié)省時間，可將精力集中在其他工作上。如果電纜有問題，測試儀的診斷功能就可以查明故障。例如，如果知道故障原因是遠
端連接器，只需花費幾分鐘更換損壞的連接器，而不是花費數(shù)小時重新布置整根電纜。
總之，在安裝時測試電纜可以加快初始運行過程且預(yù)防將來問題。而在發(fā)生故障時，利用電纜測試儀則能夠節(jié)省數(shù)小時的故障診斷和停工時間。
DSX CableAnalyzer能夠發(fā)現(xiàn)各種各樣的布線故障，并用清
晰易懂的方式進行顯示。
工業(yè)以太網(wǎng)電纜測試工具
電纜測試工具可分為兩類：部署前測試儀和故障診斷測試儀。
部署前(認證)測試儀：該類工具能夠測試上述的所有布線參數(shù)，包括串擾、屏蔽完整性和TCL。DSXCableAnalyzer系列是唯一能夠測量包括布線通路屏蔽完整性在內(nèi)的全部參數(shù)的電纜測試儀。測試儀能夠給出“合格”或“不合格”結(jié)果，以及生成報告，可供存檔。在啟動之前利用認證工具進行測試，是確定電纜是否滿足以上所述規(guī)范的唯一途徑，也是預(yù)防電纜問題的最佳途徑。這些工具亦可用于故障診斷，不但能夠定位電纜斷點，而且能夠診斷更加困難的問題，例如電纜中的水分或不符合規(guī)范要求的連接器。
故障診斷工具：這些工具可驗證布線連接是否正確(包括串擾線測試)，可測量電纜長度以及識別電纜斷點的位置。即使電纜不是問題所在，也可以通過排除電纜嫌疑，使團隊能夠?qū)Ｗ⒂谡嬲膯栴}，從而節(jié)省大量時間。故障診斷工具的低成本使其能夠在任何設(shè)施中普及，避免了租賃所浪費的時間或發(fā)生故障時尋求維護工作的外包方來協(xié)助。解決一次網(wǎng)絡(luò)故障所節(jié)約的時間，足以攤銷其成本。
欲了解相關(guān)產(chǎn)品，請訪問：
FLUKE MicroScanner PoE（MS-PoE）線纜測試儀
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