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發揮乙太網路優勢 工業環境的部署不可忽視三大考量
[SmartAuto 報導]   2020年05月27日 星期三 瀏覽人次: [885]

自問世以來,乙太網路的發展突飛猛進,現已被大量應用於商用和企業之中。由於乙太網路具有定義明確的標準和易於部署的特性,在工業世界中獲得廣泛應用。然而,若要在嚴苛的工業環境中滿足乙太網路的需求,仍需深入的洞察力和資源投入。

透過無線及有線連接(包括乙太網路)的現代工業設置
透過無線及有線連接(包括乙太網路)的現代工業設置

德州儀器系統與應用工程師Aniruddha Khadye指出,工業環境與商業的完全不同,因此在工業環境運作會面臨一系列挑戰。工業環境往往包括許多嚴苛的條件,如更寬的溫度範圍和電壓、更高的噪音與機械應力等。工業級乙太網路實體層必須根據乙太網路協議的要求執行。

Aniruddha Khadye表示,在為工業環境中的系統選擇乙太網路實體層時,必須考慮三個要素,分別是低延遲、EMI/EMC和ESD保護。

1. 低延遲

延遲是指數據封包從源頭傳輸到目的地所需的時間。網路中的不同部分將導致整體的網路延遲。工業網路中的通訊對時間有嚴格要求,應將延遲最小化與精確化。較高的延遲和不同數據封包的到達時間會降低系統性能。

標準乙太網路具有不確定性。IEEE 802.3標準並沒有指定乙太網路實體層的最大延遲數。然而,對於工業環境中的乙太網路收發器來說,具備低延遲與確定性延遲非常重要。低延遲與確定性延遲能夠加快反應速度並提高可預測性。低延遲可以讓應用更快地運行,因為訊息透過網路傳播時所需的等待時間更短,而確定性延遲提升了不同網路的同步性。

2. EMI/EMC

電磁干擾(EMI)是系統無意間產生的電磁能量。另一方面,電磁相容(EMC)是指系統能夠在其他系統產生電磁能量的環境中運行。電磁干擾(EMI)和電磁相容(EMC)是工業環境中的重要參數,因為其可能包含多種電磁能量來源。抗電磁干擾性差的系統會輻射大量能量,擾亂周遭的敏感裝置並降低效率,因為能量在輻射中被浪費。電磁相容差的設計會使系統高度敏感並導致性能問題。電磁相容設計差的系統性能也可能受其他典型輻射源影響,如Wi-Fi、手機等。

現今存在不同的EMI/EMC標準,如歐洲標準化委員會(EN)、國際無線電干擾特別委員會 (CISPR)、美國聯邦通訊委員會(FCC)等,這些標準會因地區與預期市場的不同而變化。裝置在獲得使用認證前,必須滿足這些標準規定的要求。這些標準隨裝置的最終應用而變化。工業市場的EMI/EMC標準較商用市場更為嚴格。

3. ESD保護

靜電放電(ESD)是一種突然進入系統的電流,並與帶電體接觸。靜電放電事件很短,但他們會對系統注入大量能量。如果裝置的設計不能承受這類事件,對裝置來說是具毀滅性的,通常會導致裝置毀壞。由於靜電放電並不總是留下明顯的毀壞痕跡,因此在複雜的系統中很難找到損壞的裝置。

作為一個如此重要的參數,諸如國際電工委員會(IEC)61000-4-2已經制定ESD標準,以訂定裝置必須滿足的最低要求。哪些裝置必須滿足要求,取決於它們的最終應用。與EMI/EMC類似,工業市場的ESD要求比商業市場更為嚴格。

工業級乙太網路實體層應具有低確定性延遲,符合嚴格的EMI/EMC標準,並能抵抗ESD事件。TI乙太網路產品組合能滿足這些要求,並已於世界各地的嚴苛工業環境中投入使用,包括DP83867工業Gigabit乙太網路實體層和DP83826E 10/100乙太網路實體層等裝置。

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