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工业级综合布线产品

[日期: 2012-07-24 ] 千家综合布线网 www.cabling-system.com

  综合布线系统自上世纪八十年代以来,经过二十多年的风风雨雨,已经成为建筑物和民用住宅内计算机网络和电话系统中最常使用的传输介质,在建筑物中的其它智能系统(如:BA、一卡通、公共广播、安全防范、会议系统等),也开始采用综合布线系统作为其传输介质。由此,可以认为建筑物中的大多数智能系统(其中还包括:视频点播、视频会议、停车场管理系统、KVM系统、电子教学、医疗信息系统等等)采用综合布线系统作为其传输介质。

  有必要说明的是:现在市场上见到的绝大多数综合布线产品都使用商用等级,即可以用于商业建筑、商场、办公大楼、展览馆等常规的应用领域。在一些环境比较恶劣的建筑中,这些产品可能无法胜任。在电子元件中,分有商用级、工业级和军用级产品,同样,在综合布线的产品分类中,也有商业级和工业级产品之分。

  同样,在工矿企业、船舶等场合,也已经有了许多综合布线系统的安装实例,其中有许多工厂内甚至已经领先于商业建筑物,使用了7类布线产品。但是,在环境恶劣的工矿企业中,综合布线系统的产品仍然不能抵御环境因素所带来的影响。例如:

  在粉尘飞扬的厂房内,粉尘会进入模块,造成传输故障;

  在商场、展览馆等建筑物的地面上,经常会装有地面插座盒,如果遇到清洗地板等情形时,水及其容易流到插座盒内、留在插座盒的底部,甚至淹没整个插座盒;

  在油性液体、酸碱性液体可能会流淌的生产线旁,如果有综合布线系统的双绞线,则护套层容易老化、变质;

  在宾馆卫生间、需要冲洗的墙面上,如果安装有插座,则它们将面临着被水冲淋的威胁;

  在水蒸气弥漫的场合中,插座及其容易短路,而且只有等到水蒸气散尽插座才能回复正常的传输状态;

  在强电机、空调、变电箱、冲床等大功率设备旁,电磁辐射十分强大,经常造成摄像机出现白屏和黑屏,同样也会造成综合布线系统传输时断时续;

  在高温或低温场合,综合布线系统的塑料层会发生变化、传输速率也会变化;

  …… ……。

  当常规的综合布线产品面临上述的环境时,且不说它们的使用寿命会大大缩短,更主要的是传输可能会变得不稳定,甚至是传输中断,这些都是任何人所不希望看到的。另外,在工矿企业中,设备的安装往往也不是安装在墙面上,而是向BA系统一样,安装在控制箱内的DIN导轨上。

  以上这些,直接影响了工矿企业中信息传输系统的普及,更进一步说,环境影响了工矿企业中的信息管理系统(如OA、MIS、MRP、ERP等等)的应用,使现代化进程中出现滞后现象。

  在综合布线系统已经普及的今天,各综合布线厂商已经将注意力对准了工业环境中的信息传输这一课题。因此就形成了工业级线缆和工业接插件。

  工业接插件

  目前已经面世的工业接插件主要是防尘、防水和防电磁干扰的接插件。它主要参照的标准为中国国家标准GB 4208-93《外壳防护等级(IP代码)》、IEC标准(IEC 60329-2001)《Degrees of protection provided by enclosures (IP Code)》或Nema 250-2003《Enclosures for Electrical Equipment (1000 Volts Maximum)》。总体来说,主要有以下几种造型的产品(由于工业接插件是外壳与模块配套,因此在本文中仅介绍德特威勒公司的几种典型的工业接插件产品):

  IP44等级的模块盒

  该模块盒为IP44等级,

  

IP44等级,可装2个6/7类模块

  即防尘能力为可以防直径为1毫米的粉尘,防水能力为可以防溅水。外壳采用防碎裂设计。模块盒内可以安装2个6类或7类屏蔽或非屏蔽模块。

  IP44等级属于中间等级,它具有一定的防尘、放水效果,但并没有达到极限。在市售的地面插座盒等产品中,也经常能看到IP44的字样。

  本文显示的IP44模块的电缆进线孔在顶部,可以穿入1~2根6类或7类双绞线。

  

IP67等级,可装1个6/7类模块

  外型尺寸为85(宽)×75(高)×57(厚)mm。

  IP67等级的模块底座/插头保护罩

  这一套模块/插头保护装置为IP67等级,即防尘能力为“尘密”,防水能力为“短时间水浸”。并具有360全方位屏蔽能力。在目前看来,当模块放在水中短时间浸泡而不会影响性能,只是设计师和使用者最为感兴趣的。

  模块底座从后部进线,可以穿入1根6类或7类双绞线。其外型尺寸为74(宽)×55.15(高)×79(深)mm。

  插头保护罩可以与模块底座锁死,以达到总体IP67的水平。其中可以安装1个6类或7类插头。

  由右图中可以看出,与电缆连接的都是标准的电缆防水接头,它可以拆下,以便于电缆安装。在电缆防水接头旋紧后,水无法从该处进入其中。由于防水接头内采用从外围向内压紧方式,因此线缆上均匀受力,不会损伤线缆的传输能力。

  IP20等级的导轨式模块盒

  

DIN模块盒

  DIN导轨是一种工业标准的模块连接方式,使用面非常广,在楼宇自控的控制箱、电力配电箱等场合都可以看到它的踪影。由于在DIN导轨已经可以安装以太网交换机、电源变送器、信号变送器等各种标准尺寸的工业设备,如果能将综合布线产品与上述产品混合安装,就可以大大方便工业级网络交换机与综合布线之间的相互连接,使应用系统设计得以简化。

  DIN模块盒为IP20等级,即具有最低等级的防护能力:防12.5mm物体,不防。它的特点是可以卡在DIN导轨上,并只占用1个单元的宽度。该模块盒可以做到与其它工业设备亲密整合,会起达到美观、谐调的作用,对于工业界的设计人员具有极好的亲和力。

  在每个导轨式模块盒内可以安装1个6类或7类模块。如果在导轨上安装多个模块盒,则可以形成DIN配线架。因此它可以用作面板,也可以当作现场配线架使用。

  工业级综合布线线缆

  

德特威勒公司的工业级7类双绞线

  工业级线缆即能够抵御酸碱腐蚀、振动、电磁干扰等等危害的综合布线线缆(包括双绞线和光缆)。

  工业级水平双绞线的护套层采用了聚氨脂材料(Polyurethane),这种材料属于环保型材料,它的特点是具有优异的机械强度、耐磨性、耐油性和耐屈挠性,特别是耐磨性最为突出。聚氨脂材料常用于制鞋、磁带、油墨、胶带等,也用于制汽车零部件、电缆护套等,在一定的场合中可以取代橡胶制品。在有些水上乐园中,可以看到一种叫做“水上步行球”的水上娱乐用品,它的主要材料就是聚氨酯材料。

  工业级双绞线可以达到IP67的恶劣等级,它与IP67等级的工业接插件配合,可以形成完整的IP67等级的传输链路,即在整个传输过程中,无论是线缆还是接插件都能够在IP67等级的恶劣环境(短时间浸在水下)中正常工作。

  目前已经有了一些综合布线系统的工业接插件,工业防护等级的双绞线也将陆续走向市场。

  工业等级的综合布线产品是在现有商用级布线产品的基础上,充分考虑了工业环境中的各种因素,重新进行产品设计而形成的综合布线产品。它具有着各种各样的特点,适合面各有不同。但价格也明显高于商用等级的同类产品,这与其它产品(如电子产品)中商用级与工业级、军用级的价格差完全类似。

  在实际工作中,工业环境中并非必须采用工业级综合布线产品,如果加以适当的防范,完全可以使用商用级产品取代大多数工业级产品。工程设计人员和施工人员通常可以在规划、设计、安装、增补等阶段依次进行处理。依据设计理论,越早考虑到可能的危害,并提出相应的处理方法,则所付出的代价越小。

  规划阶段

  在规划阶段中,一切还都是未知数。规划人员可以凭借对所用设备、布局的场地规划,将综合布线系统的面板和配线架大多安排到相对安全的场地中(例如:办公区、控制室、仪表室、值班室等),以便使用商用级布线产品,做到价廉性能不减。

  在工矿企业中,办公区、控制室、仪表室、值班室中的环境相对比较好,在这里安装商用等级的综合布线产品通常不会有任何的问题,而且这些地方本身就是综合布线系统密集的地方。因此,将配线架和面板大多安排在这些地方,可以起到事半功倍的作用。

  设计阶段

  在设计阶段中,对于电气工程师(或弱电工程师)而言,场地、设备已经成为定局,无法更改。工程师们可以利用自己的经验和各种招数,在大多数情况下让综合布线系统避免适当环境的影响。其中包括:

  改变走线路径

  线缆的外护套层多为PVC材料,它在酸性或碱性液体(或气体)场合,容易提前老化,造成寿命缩短。因此应该尽量让线缆避开液体和有害气体、高温高湿或低温、电磁干扰集中的地方。

  在厂房内,多采用桥架敷设线缆。由于厂房高,所以桥架安装得也高,因此在设计时如果能桥架上走人考虑,则在施工完毕后如果要添加线缆有着十分大的益处。

  改变走线路径可能会增加线缆的长度,因此设计时需要通盘考虑。

  在安装控制设备的水密箱中安装面板和配线架

  在工矿企业中粉尘危害是非常普遍的,为了防止粉尘所造成的传输故障,在厂房内经常会设有水密箱,其中装有现场控制用的设备。如果将面板、模块、现场配线架安装在水密箱中,则可以一举两得:既可以防水防尘,有可以与设备有机地结合成一体。

  水密箱属于外壳防护的一种形式,根据国家标准GB 4208-93《外壳防护等级(IP代码)》的规定,它的防护等级可以根据防尘、防水能力分为多个等级。例如:IP67要求外壳防护能够达到“尘密”和“短时间水浸”两项要求,而IP55则要求达到能够“防尘”和“喷水”两项要求。

  应该说明的是:在IP代码中,防水能力为7级(短时间水浸,即IPX7)并不意味着能防“喷水”(防水能力为5级,即IPX5),如果要求达到既能“短时间水浸”和“喷水”两项要求,则IP代码为:IPX5/IPX7,因为水浸和喷水是完全不同的两件事。其中X为对防尘的要求,如果标明为IPX,则表示没有防尘要求。

  在中国,外壳防护等级(IP代码)可以使用国标GB 4208-93,也可以参照最新的IEC标准(IEC 60329-2001),当然如果要想全面考虑对各种环境因素的防范,还可以参考Nema 250-2003标准。

  事实上,综合布线系统中各种工业接插件所使用的IP代码与国标GB 4208-93中的规定完全相同。然而,在符合要求的水密箱(或其它符合IP代码的箱体)中安装的综合布线系统的接插件不必考虑其IP代码,完全可以使用商业级接插件。

  另外,如果水密箱中安装有DIN导轨,并且大多数设备是安装在导轨上,则应采用导轨型综合布线产品,以便与之配套,做到排列统一,并减少因独立安装综合布线系统的面板和配线架所造成的安装方式、走线路由、尺寸匹配等诸多困扰。

  使用管材、桥架保护线缆

  在腐蚀性液体、腐蚀性气体中,可以使用全密封的管道或桥架保护线缆,但应充分考虑对规定和桥架的密封处理。例如,可以选用无缝异型不绣钢钢管。在船舶中,通常会使用金属管保护电缆和光缆。

  使用工业等级的综合布线产品

  现场保护的最后一招是使用工业防护等级的综合布线产品。在没有任何保护的现场环境中,必须采用工业等级的综合布线产品,利用它自身所带有的保护壳体和护套层护住线缆和接插件。这时,产品自身的防护等级就成为必须考虑的问题。

  安装阶段

  到了安装阶段,设计已经完成,可以说大局已定。这时,仍然可以凭借现场工程师的权利,进行必要的调整。例如:

  局部更改设计

  扩初设计图纸和施工图纸是施工中常见的图纸。如果在综合布线时,发觉防护等级出现问题,可以借助于出更改单的方式,在设计师认可的前提下更改设计。

  使用管材保护线缆

  在安装空间允许的情况下,更换线缆外的保护性管材,确保管材的保护能力能够抵御现场的环境保护要求。当然,这时可能需要注意到的问题是管道必须密封,迫使有害的气体和液体无法与综合布线产品接触。

  使用工业等级的综合布线产品

  在上述手段都以成为不可能的情况下,只能采用工业等级的产品。这时仍然需注意工业等级产品的外型尺寸与商用级产品的尺寸完全不同,是否能够在现场安装取决于现场是否能提供必要的安装环境。

  增补阶段

  在设备已经隆隆运转后,如果需要添加综合布线系统,则进入了增补阶段。此时此刻,施工人员能够看到实际的危害,因此他们可以有的放矢地进行采用各种必要的器材和器件,但这时的施工还要防范安全事故和设备故障。

  由于此时的施工只能是顺势而行,因此可能采用的手段不多。大多只能采用工业等级的综合布线产品,以便在不破坏目前生产环境的前提下达到信息传输的目的。

  以上描述了在工业环境中对综合布线产品的应用分析。对于设计工程师而言,都十分清楚的知道:如果能在性能和价格中找到最佳的平衡点,那设计成果才是最为满意的成果。对于业主方的工程师而言,能在性能、价格和日后的维护中找到最佳的平衡点,那这样的布局将是最能被接受的。

  过去,在电子行业中,曾经讨论过一个话题:同样一个产品,具有相同的技术指标,先进国家可以使用三流器件来制造,而落后国家却只能用一流器件来制造,这实际上就是一个器件之间互为平衡的问题。因此,如何综合评估综合布线产品与其它保护材料之间的异同点,选择最佳的解决方案,是工业环境中综合布线系统设计所不可逾越的问题。


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来源:瑞士德特威勒中国网站
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