交換機(jī)、路由器、集線(xiàn)器、網(wǎng)關(guān)、連接器和其它以太網(wǎng)硬件已經(jīng)被強(qiáng)化，以適應(yīng)嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境要求

業(yè)以太網(wǎng)硬件可以無(wú)需外殼直接使用于廠(chǎng)區(qū)和車(chē)間內(nèi)，這意味著更短的電纜和更簡(jiǎn)單的分布式結(jié)構(gòu)（而不是集中式結(jié)構(gòu)），以及比商用交換機(jī)、路由器、集線(xiàn)器和連接器更高的可靠性。符合工業(yè)等級(jí)（NEMA 4x或者IP67及更高等級(jí)）的以太網(wǎng)硬件意味著設(shè)備可以在-40-85℃的極端溫度下工作，即使在液體和粉塵環(huán)境下，也可以保持可靠性能長(zhǎng)達(dá)幾年，而不僅僅是幾個(gè)月。

商用以太網(wǎng)設(shè)備難以可靠地安裝和冷卻，所以不能確保穩(wěn)定性。除此之外，工業(yè)設(shè)計(jì)的高投入可以減少平均故障時(shí)間，組織流程中斷或數(shù)據(jù)流失。這要依賴(lài)于具體應(yīng)用。例如Cisco Systems Inc.公司在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域很著名，它意識(shí)到了工業(yè)環(huán)境將給硬件設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。Cisco和Honeywell以及Rockwell Automation達(dá)成了共識(shí)，后兩家公司對(duì)于客戶(hù)對(duì)過(guò)程和離散制造則有更好的理解。

工業(yè)包裝

Opto 22 公司的高級(jí)技術(shù)顧問(wèn)Tom Edwards承認(rèn)，外殼的作用很重要。Edwards認(rèn)為，安裝主要就是“使以太網(wǎng)硬件適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境…大多數(shù)現(xiàn)有儀器如果能夠?qū)νǔ５臎_擊和摩擦作保護(hù)的話(huà)，是可以應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的。大多數(shù)工業(yè)設(shè)備的額外花費(fèi)來(lái)自于防止損壞的包裝以及如何放入19英寸的貨架里。”

Tyco Electronics公司的產(chǎn)品經(jīng)理Greg Paukert說(shuō)，為了確保以太網(wǎng)設(shè)備可以使用于工業(yè)領(lǐng)域，需要使用耐沖擊的塑料和橡膠材料，“耐化學(xué)和水腐蝕的密封圈可以使產(chǎn)品的使用壽命達(dá)到10-20年。”P(pán)aukert補(bǔ)充道：“可以使用正向連鎖系統(tǒng)確保內(nèi)部連接完全咬合。”

AutomationDirect公司的通訊產(chǎn)品經(jīng)理Chris Harris說(shuō)，當(dāng)人們提及工業(yè)等級(jí)時(shí)，會(huì)認(rèn)為工業(yè)等級(jí)意味著硬件工作在最?lèi)毫拥沫h(huán)境中，實(shí)際上以太網(wǎng)的工業(yè)化有很多標(biāo)準(zhǔn)。

Harris說(shuō)：“工業(yè)硬件即使在極端溫度、浪涌（IEEE-472）、振動(dòng)（IEC68-2-6）HE 危險(xiǎn)區(qū)域中[UL1604，CSA C22.2/213（Class 1，Div.2）]也應(yīng)該能正常運(yùn)行”

圖1：Lantronix Xport嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊為Animatics智能馬達(dá)提供強(qiáng)有力的以太網(wǎng)連接

圖2：Moxa的產(chǎn)品EDS-518A系列－工業(yè)16＋2G接口Gbit級(jí)網(wǎng)管型冗余以太網(wǎng)交換機(jī)
Moxa Technologies Inc.公司的國(guó)內(nèi)產(chǎn)品銷(xiāo)售經(jīng)理Eddie Lee說(shuō)：“設(shè)計(jì)上的差異意味著通常同等級(jí)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)比辦公室用的交換機(jī)強(qiáng)2到3倍。”Lee說(shuō)，Class1,Div.2 等級(jí)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)允許使用于存在易燃?xì)怏w或粉塵的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，例如油氣倉(cāng)庫(kù)、半導(dǎo)體車(chē)間、紙漿和造紙廠(chǎng)等。

Schneider Electric North America公司的自動(dòng)化產(chǎn)品經(jīng)理Richard Hutton認(rèn)為，交換機(jī)暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻率也會(huì)造成差異。“如果一個(gè)交換機(jī)或者電纜經(jīng)常要使用，就需要更可靠的觸點(diǎn)或設(shè)備。”

信號(hào)接口

Beckhoff Automation公司的I/O系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理Skip Hansen解釋道：“噪聲環(huán)境可能來(lái)自于焊接、變頻驅(qū)動(dòng)和感應(yīng)加熱器。此處的交換機(jī)應(yīng)該可以安裝在控制柜內(nèi)或者獨(dú)立適用。一旦獨(dú)立使用，就需要符合IP67的外殼防護(hù)等級(jí)。”

圖３：Molex已經(jīng)擴(kuò)展了許多功能，包括商用數(shù)據(jù)傳輸、保護(hù)數(shù)據(jù)免受振動(dòng)、
污染、電磁干擾以及溫度、化學(xué)品的影響
Phoenix Contact公司美國(guó)分部的自動(dòng)化產(chǎn)品經(jīng)理Larry Komarek說(shuō)其他工業(yè)電噪聲來(lái)源包括螺線(xiàn)管、馬達(dá)和運(yùn)動(dòng)控制器。Komarek說(shuō)：“依據(jù)IEC61000-4系列標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備比依據(jù)EN55024和50082-1設(shè)計(jì)的商用設(shè)備的抗噪聲能力高2-3倍。”Tyco的Paukert說(shuō)應(yīng)該更多地使用鎧裝塑料鍍金屬容器，可以屏蔽至少20dB的噪聲。

強(qiáng)化的電纜

Belden公司的工業(yè)市場(chǎng)部經(jīng)理Frank Koditek說(shuō)：“不管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是分布和外露式的還是集中和內(nèi)置式的，現(xiàn)存的商用以太網(wǎng)電纜和連接器強(qiáng)度都不夠高，無(wú)法適應(yīng)自動(dòng)化和控制網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)傳輸性能的要求。”Koditek警告說(shuō)，在工廠(chǎng)里網(wǎng)絡(luò)組件和其電纜都有可能曝露與極端溫度、光照、溶劑、油、潮濕和化學(xué)藥劑之下。

工廠(chǎng)內(nèi)的操作還會(huì)使他們受到過(guò)多的機(jī)械拉伸、有磨損、碾壓或者切割的危險(xiǎn)。Koditek說(shuō)：“6或者5e類(lèi)的電纜可以避免那些常見(jiàn)的失效，包括漸進(jìn)的破壞、性能降低、間歇工作以及重大故障。”

連接器和網(wǎng)絡(luò)故障

Industries公司的工業(yè)商業(yè)部總經(jīng)理Ed Nabrotzky說(shuō)：“幾乎70%的網(wǎng)絡(luò)故障是由電纜和連接器的機(jī)械失效引發(fā)的。它們會(huì)被震壞、磨損、不當(dāng)安裝甚至在被叉車(chē)碾壓之后繼續(xù)使用。商用電纜和塑料連接器無(wú)法承受工廠(chǎng)內(nèi)的誤用。”只有專(zhuān)門(mén)的材料和設(shè)計(jì)技術(shù)才能生產(chǎn)出適用于工業(yè)環(huán)境的高強(qiáng)度產(chǎn)品。

Rockwell Automation公司的Logix/NetLinx部市場(chǎng)經(jīng)理Brian Oulton說(shuō)：“一些現(xiàn)有的RJ45連接器在震動(dòng)測(cè)試下表現(xiàn)良好，其他的則不行。很多工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也指出IP65和IP67外殼防護(hù)等級(jí)的連接器（例如M12）也適用于工業(yè)領(lǐng)域。”

更嚴(yán)格的內(nèi)部協(xié)議

除了強(qiáng)化的設(shè)備、電纜和連接器，車(chē)間里的應(yīng)用還需在以太網(wǎng)物理層之上使用工業(yè)協(xié)議。

Lantronix公司的產(chǎn)品經(jīng)理Brian Tutor說(shuō)：“協(xié)議的選擇要依據(jù)特定位置的自動(dòng)化設(shè)備。然而工業(yè)環(huán)境中最常用的協(xié)議是Modbus TCP、EtherNet/IP和Profinet協(xié)議（Control Engineering雜志2006年12月刊對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的使用狀況作了研究）。”以太網(wǎng)協(xié)議的強(qiáng)壯性包括：寬工作溫度（- 40 到 70 ℃）、耐撞擊和振動(dòng)、電氣隔離和符合FM Class 1, Div. 2等級(jí)要求。

Rockwell公司的Oulton建議，工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和連接器產(chǎn)品應(yīng)該包括適當(dāng)?shù)恼`差自檢和診斷功能，以便在故障或中斷發(fā)生的時(shí)候能夠采取相應(yīng)動(dòng)作。Oulton說(shuō)：“舉個(gè)例子，很多協(xié)議包括自檢和確認(rèn)，以確認(rèn)數(shù)據(jù)及時(shí)可靠地傳送，很多I/O產(chǎn)品可以在通訊結(jié)束時(shí)，恢復(fù)成用戶(hù)選擇的狀態(tài)。”

交換式以太網(wǎng)解決了沖突

Advantech Inc.公司的產(chǎn)品經(jīng)理Paul Wacker說(shuō)：“時(shí)下交換式以太網(wǎng)解決了通訊可靠性和性能上的問(wèn)題。通過(guò)使用以太網(wǎng)交換器，網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題（稱(chēng)之為沖突）實(shí)際上已經(jīng)解決了，以太網(wǎng)交換器可以智能地從以太設(shè)備向另一臺(tái)設(shè)備發(fā)送信息，以確保性能。10/100 Base-TX以太網(wǎng)通過(guò)使用電磁耦合和微分信號(hào)處理來(lái)減少由設(shè)備和外部EMI/RFI源之間地電勢(shì)差異造成的通訊干擾。如果需要進(jìn)一步的防護(hù)，可以采用光纜。”