智能、坚固，将局域网扩展到更恶劣的环境中

现在，我们每天所做的一切几乎都与网络有关–无论是买零食、发送电子邮件还是在游乐园游玩。数字信息、无线手持设备和以太网在我们生活的方方面面的普及，意味着需要在比以往更多的地方与网络连接。在过去的十年中，制造环境迅速向工业以太网迁移，将其作为工业自动化和控制系统的信息传输手段，并将工厂环境与企业局域网整合在一起。

 

但是，介于这两者之间的环境又如何呢–它们还没有严重到被认为是 “工业 “环境，但却需要比日常商业办公环境更加坚固耐用的设备？将网络扩展到这类环境的情况比人们想象的要普遍得多。随着我们的世界变得越来越数字化，这类环境随处可见，需要坚固耐用的网络电缆、跳线和连接器，以保持长期的网络可靠性，避免因各种因素造成的腐蚀和损坏而需要更换组件。

了解标准–从 MICE 到 NEMA

工业环境标准当然适用于工厂车间、制造厂和加工设施，但同样的标准也可用于确定那些介于商业环境和工业环境之间的环境所需的加固电缆和连接类型。国际标准 ISO/IEC 24702 为支持工业环境中基于以太网的数据通信的平衡铜缆和光缆系统提供了与应用无关的要求。该标准为电缆和连接提供了实施选项和要求，反映了工业场所内的运行环境。ISO/IEC 24702 及其类似的美国 TIA-1005 和欧洲 EN 50173-3 标准都采用了 MICE 方法，对构建工业网络所需的材料参数进行分类。MICE 是机械、侵入、气候和电磁的缩写，包括三个环境恶劣等级–1 级适用于日常商业办公环境，2 级适用于轻工业环境，3 级适用于工业环境。例如，M3I3C3E3 环境要求网络基础设施组件能够承受最高级别的振动、冲击、拉力、撞击和弯曲（见表 1）。

表 1：MICE 参数

 

虽然 MICE 方法用于确定商业、轻工业和工业的恶劣等级，但很少有环境只限于一种 MICE 分类。此外，从 A 点到 B 点的一条布线可能沿途经过不同的 MICE 等级。因此，在恶劣环境中规划布线系统的设计人员需要充分了解环境，以及每个参数的 1 级、2 级和 3 级的构成。在某些情况下，测量环境可能需要专门的设备，尤其是在测量振动和电磁干扰时。标准包括 MICE 表格，可帮助确定目标环境中存在的等级（见表 2）。使用 MICE 级别确定组件的诀窍在于，无论其他参数如何，始终要考虑最坏的情况和最坏的级别参数。例如，暴露在液体中的环境可能被归类为 M1I3C1E1。如果只有符合 M3I3C3E3 的加固组件，则可能需要使用这些组件，而不管所有参数是否需要该保护级别

 

表 2：MICE 分类

 

表 2：欧洲电气技术标准化委员会 (CENELEC) 制定的 MICE 等级 (IP) 评级。IP 等级有时也称为 IP 代码，由字母 IP 和两个数字组成，第一个数字表示对固体（如灰尘）的防护等级，第二个数字表示对液体（如水）的防护等级。例如，如表 3 所示，IP 等级为 IP22 表示可防手指大小的物体和垂直滴落的水

 

表 3：IP 防护等级

 

 

NEMA 4X 外壳可在恶劣环境中提供防尘、防水和防腐蚀保护。

 

IP66/IP67 是我们行业中常见的加固连接 IP 防护等级之一，可提供全面的防尘防水保护。IP 防护等级对于确定在潮湿、多尘环境下所需的保护级别特别有用，但重要的是要记住其余的 MICE 参数，如承受更高温度和湿度范围的能力，或在更高水平的静电放电（ESD）或射频干扰（RFI）中保持性能的能力。

 

表 4：NEMA 外壳额定值和 IP 等效值

 

还需要考虑另一个与机箱有关的标准，其中包括机柜、表面安装箱、地板和天花板箱、接线盒甚至网络设备外壳。美国国家电气制造商协会（NEMA）对机柜采用标准评级系统，规定了机柜的使用环境类型。如表 4 所示，最常见的 NEMA 机柜也有对应的 IP 代码。

识别关键组件 – 从电缆到连接器

在选择坚固耐用的电缆和连接时，可能需要同时考虑铜缆和光纤解决方案–特别是随着越来越多的光纤从商业数据中心和电信机房环境中延伸出来，使更高的带宽更接近工作区插座或满足更长距离的要求。虽然并非所有的 MICE 参数都与铜缆和光纤有关，尤其是光纤对电磁干扰具有免疫力，但连接性的 IP66/IP67 等级很容易与其他机械、气候和化学参数一样，同时适用于铜缆和光纤。一般来说，适用于更恶劣环境的加固电缆和连接解决方案应具有以下组件和特性：

• 连接件上的耐化学热塑外壳 –插头和插座应使用能在最大范围内防止大多数溶剂和常见工业化学品侵蚀的材料。
• 插座防尘盖 –坚固的防尘盖可以保护未使用的插座，并在冲洗时密封插座。
• IP67 防护等级的铜缆和光纤连接 –坚固的插座和模块化跳线采用 IP66/IP67 防护等级的密封设计，可保护插头和插座触点免受灰尘和湿气的侵袭。
• 铜缆屏蔽双绞线布线 –屏蔽铜缆布线（如 F/UTP 电缆和 S/FTP 电缆）具有更强的抗 EMI/RFI 能力。
• 更耐用的电缆护套材料–聚氨酯和热塑性弹性体等护套材料可提供更好的抗拉强度、更低的温度柔韧性和脆点，以及更好的抗撕裂性、耐磨性、耐化学性和防潮性。
• IP44 防护等级的面板 –带有后密封垫片的不锈钢面板可提供保护性密封，防止潮气和碎屑进入。
• NEMA 4X 外壳 –具有 NEMA 等级的外壳和表面安装盒可保护加固型插座的终端点。

对坚固连接的需求还与各种环境中的光纤插座有关。

不锈钢面板带有后密封垫和防尘盖，用于未使用的
连接，是在恶劣环境中保护关键网络连接的理想选择。

最佳选择 – 从家庭餐盘到海鲜拼盘

随着数字信息、手持设备和以太网的普及，各地的消费者和员工都要求能随时访问网络和互联网，并要求能使他们的生活和工作更轻松的数字应用程序。因此，企业需要将网络扩展到过去没有网络连接和无线服务的地方。由于现在需要接入的许多环境都超出了标准商业环境的范围，企业业务正在与制造商合作，除了提供商用级组件外，还提供加固电缆和连接。

道奇体育场是拥有 52 年历史的洛杉矶道奇队的主场，也是美国职业棒球大联盟中历史第三悠久的球场，在耗资 1.5 亿美元对其进行的升级改造中，进行了大量改进，为球迷提供了最先进的体验，其中包括一个新的高性能铜缆和光缆系统，以支持整个体育场的 WiFi、数字显示屏、基于 IP 的安防系统、售票处、信息亭和销售点。

道奇体育场

作为升级改造的一部分，在左外野和右外野球场入口处新增了两个广场。虽然整个体育场都设有特许经营摊位，但位于新广场上的新牛棚眺望酒吧、Think Blue 烤肉店和 Tommy Lasorda’s Italian Trattoria 特许经营摊位在赛前和赛后吸引了最多的关注。

在网络设计阶段，道奇队的 IT 副总裁 Ralph Esquibel 与 Siemon 合作，确定哪些产品最能确保外部餐饮场所局域网连接的可靠性。由于有害的环境因素可能会对商用级组件产生不利影响，因此这些地点选择了 Siemon Ruggedized Z-MAX 6A 类屏蔽 IP66/IP67 级插座和模块化电线。

Siemon Ruggedized Z-MAX
6A 类屏蔽 IP66/IP67 级
插座和电线部署在道奇体育场的室外
特许看台和售货亭

 

加固型 Z-MAX 连接器提供全面的防尘保护和短期的防水保护，并能承受更高的温度和湿度范围。这些连接器采用耐用、耐化学腐蚀的工业级热塑性塑料和获得专利的卡口式四分之一圈配接设计，可提供卓越的保护。Siemon 屏蔽 F/UTP 布线也被选中用于提供整个体育场所需的性能和抗噪能力。

“埃斯基贝尔说：”我们不知道何时才能再次进行此类投资。”我们这里有很多技术，我们需要确保对其进行保护。

三叉戟海产品公司

总部位于西雅图的 Trident Seafoods 是美国最大的海产品公司，是一家拥有渔船和加工厂的垂直一体化海产品公司，生产新鲜、冷冻、罐装、烟熏和即食海产品，旗下拥有 Trident、Louis Kemp 和 Rubenstein’s 等多个品牌。当该公司希望在其三艘工厂拖网渔船上扩展网络接入时，他们选择了 Siemon 的耐用连接。

从 276 英尺长的 Kodiak Enterprise 开始，Trident 试图升级整个船上网络，不仅改善现有的驾驶室通信，还为超过 125 人的船员提供全船 Wi-Fi，这些船员在捕鱼旺季长期居住在船上。在短短一个月的干坞时间里，网络基础设施系统的全方位服务集成商布线与技术服务公司（CTS）拆除并更换了船上的整个布线基础设施。

“由于狭小的空间、腐蚀性海水和其他环境因素，在船上布线非常具有挑战性，”CTS 的服务项目经理 James Gannon 说。”我们需要在整个鱼类加工区部署用于 Wi-Fi 接入和连接计算机化包装系统的连接，而鱼类加工区从地板到天花板经常是湿的，并且作为公司卫生流程的一部分，还要进行冲洗。

 

Trident Seafoods 的 276 英尺长的 Kodiak Enterprise 只是
公司拖网渔船中使用 Siemon Ruggedized MAX IP66/IP67-
等级插座的一艘。

 

在整艘船上，再次部署了 Siemon Ruggedized MAX IP66/IP67 等级的 6 类插座和模块化电线，以提供防水保护，并能够抵御海水的腐蚀性，而海水的腐蚀性通常会导致非加固组件发生故障。

“Trident 需要的是能够应对潮湿环境的产品，而 Siemon 拥有这样的产品，”Gannon 说。”虽然我在过去的许多项目中使用过 Siemon 的产品，但我以前从未使用过他们的加固连接产品。我们还在另外两艘工厂拖网渔船（Island Enterprise 和 Seattle Enterprise）上使用了该产品，这两艘船都将于今年完工。

选择合适的合作伙伴–从经验到产品范围

随着作为企业局域网延伸的恶劣环境数量的增加，具有商业环境经验的设计人员和安装人员不一定了解工业标准、如何使用 MICE 参数或寻找哪些产品特性。此外，用于确定恶劣程度和所需组件的基于标准的方法和参数并不总是一成不变的。

虽然行业标准可用于根据环境确定组件，但它们通常将介于两者之间的环境称为 “轻工业”。当环境显然不是工业环境，而只是商业局域网向更恶劣环境的延伸时，这个术语就会引起混淆。因此，在这些环境的规划阶段，并不总是遵循 “工业 “标准，这往往导致使用不适当的组件和网络故障。

在为这些环境进行设计时，经验非常重要。例如，有在工业和恶劣环境中部署网络经验的设计人员可能会知道，在距离组件约 10 英尺的范围内，感应加热可能需要 E3 分类，而几英尺外的荧光灯影响很小，只需要 E1 分类。

选择加固电缆和连接时的另一个考虑因素是各种性能级别的铜缆和光纤类型。大多数工业/加固组件制造商最多提供 6 类铜缆，许多制造商只提供 5e 类。此外，很少有制造商提供最新的加固型光纤电缆和连接。这很可能是因为许多工业系统并不需要与 6A 类和光纤相关的更高带宽。然而，随着越来越多的局域网延伸到更恶劣的环境中，设计人员希望保持与企业局域网其他部分相同的性能水平。选择一家可提供与局域网其他部分相同铜缆和光纤性能的加固型铜缆和光纤电缆连接的制造商，可避免在更苛刻的环境中连接时不得不在带宽和性能上妥协。

如果商业设计人员在恶劣环境下的电缆和连接规划方面经验有限，最好与电缆和连接制造商密切合作，这些制造商了解相关标准和规范，提供最新的铜缆和光纤加固组件，并在根据各种环境因素确定所需的电缆和连接类型方面拥有丰富经验。

修订本 B 2/19