随着机动车越来越普及,长途自助游成为大家假期放松身心的好办法,因此过去的一个十一黄金周,大伙儿应该又一次体会到拥堵的闹心感觉吧。经常开开长途的朋友们都会使用导航或地图来指引方向,国内的道路当然是错综复杂的,不过可以根据以下常识去看地图和找路线:
大城市之间都会有高等级公路(高速公路、国道)连接,形成国家的主干路网;
城市和乡村之间会通过省道、县道等连接,形成路网分支;
高速公路的交汇处由互通连接,分支道路交叉口也会有立交桥或者十字路口;
每个城市、乡村都要与高等级公路的连接,是通过出入口(收费站)实现。
道路是供各种无轨车辆和行人通行的基础设施,PROFINET的传输介质是传输是传输相关信息的通路,如果把PROFINET的传输介质看成道路,那么互通、立交桥、十字路口就相当于交换机,而出入口就是工业连接器了。
最近参与了一个关于《工业以太网诊断及问题处理探讨》的主题讨论,其中多位工程师各抒己见让人受益匪浅,获得一个重要体会就是针对抗干扰性而言,使用工业以太网比RS485要强大得多,也比普通以太网要强。这是因为PROFINET在接线和安装方面有特殊的讲究,可以满足苛刻的工业环境。
PROFINET选择哪种传输介质可以从以下因素考虑:设备位置、传输距离、EMC要求、电气隔离、一致性类别、可靠性、网络负载。尤其在针对比办公室环境更加严苛的工业现场环境时,考虑了诸如温湿度、电、机械等方面,如表所示。
下面我们就来看看PROFINET用了哪些传输介质,各种介质又是考虑了哪些因素,介质与介质之间用了什么样的连接,才使得能满足苛刻的现场环境。
PROFINET电缆
估计有人会觉得电缆不就是一根灰色的线嘛,有什么要了解。考虑到PROFINET的特点是全面性和灵活性,那么对于不太起眼的网线,是不是也能提供根据不同场合满足选择不要求的线缆呢?告诉你,答案是肯定的,这里的网线可不只一条线缆这么简单。
同样是省道,开车走不一定都感觉舒服,这是因为路况不同。比如说偶经常会走S243省道去机场,这条路限速是100km/h,所以走这条省道会有开高速的感觉。而上周走了一次S122省道,路况就不太好,最高只能开50km/h。同理一样是电缆,但外形会会不同之处,比如说PROFINET导线颜色与普通以太网就不同,那么应用的场合也会不一样。电缆外形可以如图1所示。
电缆有了样子还会有名字,比如说100 BASE-T,图2是命名规则。
PROFINET采用铜介质传输数据,保证了电缆类别的一致,能达到100米的通信距离,均具有阻燃的特点,分为实心电缆(A类)、多股电缆(B类)和特殊电缆(C类),安装要求如图3所示。
PROFINET光缆
信号不仅可以通过电信号来传播,也可以通过光信号传播,而传播光信号的介质就是光纤(FO)。相比于电缆,光缆传输的优点是:
1、可以桥接更长的距离;
2、保证生产线区域之间的电气隔离;
3、 电缆完全不受电磁干扰(EMI)。
光缆就像是道路中的国家高速公路,距离长、路况好、限速120km/h、除了限速没有什么信号灯之类的干扰,但就是造价非常高。
PROFINET的特点是全面性和灵活性,可以使用有四种类型的光缆:
1、塑料光缆(POF);
2、 塑料护套光缆(PCF);
3、多模玻璃光缆(GOF-MM);
4、 单模玻璃光缆(GOF-SM)。
光缆安装也有B类(灵活,允许偶尔移动或振动)和C类(高度灵活,允许不停移动甚至扭曲)两种可供选择。除了考虑光缆的基本参数,在选择光缆时还需考虑其它参数,如衰减和波长,这将对传输距离会有影响,具体应用参数如下表所示。
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光纤缆型 线径μm 传输距离m 信号衰减dB 波长传输距离nm
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POF 980 <=50 12.5 650
PCF 200 <=100 4.75 650
多模 50/62.5 <=2000 11.3/6.3 1300
单模 9~10 <=14000 10.3 1310
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线缆连接器
对于RJ45(网线的水晶头)大家一定不陌生,宿舍联网游戏和办公室网络都离不开这个其貌不扬的小家伙儿,伴随着“嘎嘣”一声脆响,你的电脑从此告别单身,跨入了网络时代。还记得本章开篇讲的直连和交叉线缆接线吗,下图详细解释了两种接线方法。
PROFINET在IP20环境下使用RJ45连接器,和办公室环境下所使用的一样,可以轻松、快速的连接诸如笔记本电脑等办公设备。而PROFINET在严酷的工业现场环境下也需要RJ45连接器,只不过需要使用满足IP65或IP67等级的推拉式RJ45连接器,以及遵循M12标准的连接器,这样不仅防护要求高,而且方便现场安装。
PROFINET在使用光纤时要遵循ISO/IEC61754-24或者EN50377-6-1标准,最好使用SC-RJ连接器。此连接器具有鲁棒性、外形小、方便现场安装等优点,而且连接器的形状有IP20和IP67两种防护等级。
相比于大家游戏要使用的电脑,如果说线缆不容易引起关注的话,那么线缆的连接器就更显得不那么起眼了。但正是因为这些不起眼的连接器,成就了很多德国小公司的大事业,这里不得不对德国企业的专著与细致肃然起敬,在此也真心希望本文也能写得专心、细致与独特。