【技術文章】綜述工業乙太網連接器

綜述工業乙太網連接器

在過去十年,我們聽到許多有關於物聯網(IoT)的訊息,並且越來越多的複合系統及設備受到感測器技術的影響,逐漸從傳統專有和類比設備轉向到建立在IP之上的通信。雖然物聯網這個詞已逐漸過時了,但目前,工業環境正在發生類似的技術升級,且與傳統的Fieldbus協定相比,工業乙太網在市場上的熱度更是居於首位,因此讓工業物聯網(IIoT)一詞變得越來越流行。

                                     

IIoT匯集了一系列透過乙太網協議進行通信的工業設備,從而實現了跨多個工業系統的信息共享-從機器上的I / O模組到可程式控制器(PLC)到系統並分析系統、整合系統。在工業環境下,連接器必須面對更嚴峻的考驗包括機械因素(震動、衝擊或撞擊)、外在的侵入物(灰塵或液體)、氣候(溫度、濕度)、化學物質(輻射、汙染物)以及電磁干擾等等,在這些環境、外在的因素下我們可以使用MICE參數來對現場環境做分級,並使用符合環境需求的連接器。

 

儘管工業乙太網連接器需要滿足嚴格的MICE參數,但可用的連接器類型可能會引起一些混亂-從工業級RJ-45連接器以及整個工廠自動化應用中使用的M系列螺紋連接器,到用於新興工業乙太網感測器和設備應用的小型化連接器設計。因此,我們認為綜述一下工業連接器也許是個好主意。



鮮為人知的M型連接器

M型連接器根據針腳數量的不同,發展出一系列適用於工業環境中信號和電源的連接器。針腳較少的類型常用於傳統非乙太網的應用,例如Fieldbus和Profibus。若是要支援100/1000Mbps工業乙太網,最少需兩對導線;若是有10Gbps需求,則最少需要四對導線。

 

我們不會在選擇使用何種連接器上花費太多精力,因為它有太多種類了,我們只會根據使用的設備和應用來選擇最適合的類型。例如,小型M5連接器適合用在車輛控制系統、機器手臂、自動攝影機等狹窄空間中的微型感測器。M系列連接器還有其他種類,如M16、M17、M23、M40和M58等等

 

最廣泛的M型連接器

在工業乙太網方面,M12和M8連接器是迄今為止最廣泛用於工業控制系統的連接器。它們具有乙太網所需的四芯及八芯的接腳設計並同時使用雙絞線電纜(從Cat5e到遮蔽式Cat7A)

M12連接器又細分成幾種類型分別為,A、B、C、D和X型。A型M12連接器可支援1Gbps通常使用於感測器和致動器上,B型M12連接器通常使用在Profibus應用,C型M12連接器常用於交流電源。對於工業乙太網,4芯D型M12連接器可支援100Mbps,但具有8芯和出色遮蔽能力的X型M12連接器更是普及,因為當其與6A或更高等級的纜線搭配使用時,它可以支援高達10Gbps的高速乙太網。至於在PoE方面,4芯D型的M12可以支援Type1等級的PoE,而8芯X型M12則可支援Type2以及更高等級的PoE。FlukeNetwork具有支援D型和X型M12測試的適配器,若想了解更多D、X型M12連接器資訊歡迎您與我們聯繫。

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M8連接器主要應用於工業感測器,是M12的縮小版(約小30%),使其成為支援小型感測器和狹窄空間應用的理想之選。與M12一樣,M8連接器具有也支援100Mbps、Type1 PoE的4芯D型連接器,以及支援10Gbps、Type2以上PoE的8芯X型連接器。


雖然RJ-45連接器在工業環境依然可行,但M12和M8連接器具有的螺紋的設計可以讓其更加牢固的固定在正確的位子上以抵抗工業設備的持續震動,因此與RJ-45相比更加適用於工業環境。


最新型和最小型

iX工業接頭是由Hirose和Harting合作的一種新型4對微型連接器,用於高速乙太網,與傳統RJ-45相比其尺寸縮小了70%並且更加的堅固。iX連接器非常適合用於視覺感測器和小型控制器,其具有Cat6A的效能,能有效支援10Gbps的乙太網和PoE環境,並在許多的情況下可有效的取代M8連接器。


其他正在開發中的連接器包括Single-Pair Ethernet(SPE)連接器支援設備端到設的低速通訊傳輸(100/1000BASE-T1和10BASE-T1S/T1L)以及PoDL。


對於工業環境中的SPE連接器,TIA和ISO/IEC組織選擇了由Harting所設計的連接器。對於一般辦公環境,他們採用了由CommScope和Panduit所設計的SPE連接器,它具有與LC型光纖連接器相似的大小與尺寸,又稱為LC型SPE連接器。


Always Ready

如同往常,FlukeNetwork始終緊跟新技術,並且在測試工業乙太網連接器方面持續領先業界。現在FlukeNetwork更與Hirose和Harting合作,為DSX CableAnalyzer™系列網路佈線認證工具提供了一個測試iX型連接器用的iX適配器

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FlukeNetwork近期展示了用於DSX-8000 CableAnalyzerTM的LC型SPE適配器的原型。目前該適配器僅用3D印表機打造,並少量用於我們的工廠中,目前尚未在市場中做銷售。

                                     

目前這些適配器原型非常脆弱,僅能使用於實驗室環境中的工業自動化以及纜線製造商,但是一但工業級和商業級SPE連接器皆可使用並開始普及,我們將會設計並提供兩種堅固耐用的SPE適配器,供現場測試使用。

 

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引用文章Fluke Networks Industrial Ethernet Connector Round-Up January 16, 2020

譯者,翰特科技 應用工程師 葉俊誠 譯 (2020)。



2020-04-22
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