👌Лучшие промышленные Ethernet-кабели на 2022 год

Сетевой протокол Ethernet хорошо известен каждому. Его активно используют в офисной и коммерческой среде. Ethernet объединяет несколько компьютеров, принтеров и других устройств внутри одной сети. Это позволяет обмениваться большими массивами данных в рамках одной организации и просматривать интернет ресурсы. Модернизация технологии расширила сферу влияния. Проблемы возникли при попытке внедрения в промышленную сферу. Они были связаны с протоком TCP/IP, который обеспечивал маршрутизацию и доставку данных. Низкий уровень производительности не мог в полной мере охватить все программы и приложения, используемые для автоматизации систем управления и обработки, а также поддерживать быструю связь между всеми датчиками и контроллерами и прикладными механизмами. Для закрытия потребностей был разработан принципиально новый протокол Industrial Ethernet (промышленный). Для подключения он требовал специальные типы кабелей.

Как работает обычный Ethernet

Изобретение датировано 1970 годом. Со временем оно было переведено под стандарты IEEE 802.3. В основе лежит определенное число элементов локальной сети (LAN), их взаимодействие описано в вышеуказанном стандарте. Помимо этого в группе стандартов IEEE описаны физические и канальные уровни взаимодействия в проводной сети Ethernet. В них также указывают основные моменты, которым необходимо следовать при настройке сети и контакта составляющих между собой. Изначально подключение новых устройств базировалось на основе одного кабеля. Присоединение новых пользователей осуществляется по мере возникновения.

Поток данных делят на несколько коротких частей, которые называют фреймами. Они несут в себе информацию об источнике и приемнике данных. Таким образом, достигают корректной работы сети и приема данных.

К важным терминам, связанным к Ethernet относят:

• Среда передачи данных. Представлена витой парой или оптоволоконным кабелем. К ним подключают устройства для формирования маршрута передачи данных.
• Сегмент. Общая среда передачи данных.
• Узлы. Устройства, которые подключают к сегментам.

Скорость передачи в стандартных сетях составляет 10 — 100 Мбит/сек. Повышенные показатели получил Gigabit Ethernet. Так называют сети, работающие по стандарту IEEE 802.3, и передающие со скоростью 1 Гбит/сек. Ранее гигабитный Ethernet предназначался для магистральных сетей и серверов с высокой нагрузкой. Со временем разработка стала достоянием домашних ПК.

Особенности Industrial Ethernet

Основное предназначение заключается в подключении производственного оборудования. Применение промышленных сетевых протоколов способствовало повышению эффективности объекта и соединению нескольких между собой. Разработка узко направленного Ethernet связана с тем, что обычный не способен обеспечить бесперебойную сетевую инфраструктуру в реальном времени.

Неограниченная сфера использования, они включают физический уровень, уровень контроллера и даже MES / ERP (Manufacturing Execution System/Enterprise Resource Planning) для координации заказов и планирования ресурсов производства.

Промышленный Ethernet должен включать в себя большое адресное пространство для всех участников. Подобного результата достигают переходя на тип адресации IPV6. С ее помощью организуют сети с неограниченным числом участников. Для передачи больших массивов данных применяют скорости до 40 Гбит/с по меди (не менее 10 Мбит/с; распространенная — 100 Мбит/с). Показатели применимы для больших расстояний, если оно не превышает 80 км, используют оптоволоконные кабели. Материал обеспечивает покрытие на длительной дистанции без потери качества. Установка свитчей необходима для многократного усиления сигнала и сведения к минимуму возможности потери данных. Маршрутизаторы и коммутаторы позволяют при необходимости расширить и сегментировать сеть.

Для достижения подобных результатов, одних программных изменений недостаточно. Качественное и беспрерывное соединение достигается применением надежного оборудования (кабели, разъёмы). Оно должно выдерживать экстремальные перепады температур, пыль, высокий уровень влажности, физические нагрузки, и быть химически нейтральным. Другими словами, переносить типичные условия для промышленного предприятия. Помимо этого следует позаботиться об экранировании, заземлении, фильтрации и устойчивости к электромагнитным помехам и шумам (EMI). Для решения подобных задач разработали промышленные кабели и одноименное оборудование.

Ключевое отличие от стандартного Ethernet заключается в высоком уровне детерминированности. Для этого дополнительно задействуют специализированные протоколы Profinet, EtherCAT, Modbus TCP, Ethernet Powerlink, Ether/IP. Под термином понимают определенность. Другими словами, решение задачи возможно конкретной последовательностью шагов. Результат по достижении каждого из этапов описан заранее, отклонения от исходных параметров недопустимы и невозможны. Использование алгоритма возможно при одинаковых данных. Итог во всех случаях одинаковый.

Profinet, EtherCAT вносят изменения в стандартных Ethernet таким образом, чтобы гарантировать надежность отправки и приема данных, производственных процессов, а также обеспечивают применение исходных параметров во время решения определенных задач. Осуществляется успешная отправка данных независимо от внешних и внутренних факторов.

Любые сбои и потери приведет к сбою на предприятии. Своевременная передача данных в режиме реального времени, ключевой фактор, определяющий выбор в пользу того или иного решения. Для минимизации возможных убытков, используют автоматику на основе промышленной сети, которая самостоятельное отключает оборудование при обнаружении отклонения от заданной нормы.

Отличие офисных сетей от промышленных

1. Не требуют дополнительной вентиляции и охлаждения. Допускается монтаж в местах с ограниченным доступом и высоким уровнем запыленности.
2. Простая и быстрая установка. Крепление компонентов сети осуществляется при помощи DIN-рельсов. Решение значительно повышает надежность.
3. Низковольтное питание. Подключение к электрической сети осуществляется при участии низковольтного блока питания. Обязательное условие — организация резервных источников.
4. Резервирование. Любой участок заменяют и восстанавливают в кратчайшие сроки. В противном случае его задачи выполняют другие части.
5. Соответствие международным стандартам и нормам.
6. Стандартные разъёмы заменили герметичными аналогами. Агрессивные производственные условия требуют более качественной и надежной фиксации.
7. Длительный период эксплуатации. Кабель изготовлен из материалов высокого качества.
8. Предусмотрена диагностическая индикация на панели приборов.
9. Полнодуплексная передача.
10. Круглосуточная техническая поддержка.

Какие требования предъявляются к промышленным кабелям?

Производительность — одна из основных характеристик, на которую обращают внимание при установке. Ее описывают следующими параметрами:

• пропускная способность. Количество данных, переданных за определенный промежуток времени. Она зависит от среды передачи и приемопередатчика;
• период реакции. Время, требуемое ведомым устройством для ответа на запрос ведущего.

Надежность доставки — второй ключевой параметр. В него входят:

• объективные шансы доставки информации без потерь;
• коэффициент готовности для приема и передачи;
• безопасность, стрессоустойчивость системы.

Прокладка промышленной сети потребует от исполнителя определенного уровня навыков и умений. Для стабильной работы нужно учесть множество факторов, которые не применимы к жилым домам и офисным помещениям.

1. Материал. Кабели для промышленного Ethernet проектируют таким образом, что бы негативное воздействие окружающей среды было сведено к минимуму. Согласно стандартам ANSI/TIA-1005, для данных целей лучше всего подходят кабели 6 категории и выше. Достичь оптимального результата возможно лишь в том случае, если были использованы сертифицированные разъёмы соответствующего типа. Рекомендованы готовые короткие кабели.
2. Гибкость и эластичность. Витая пара делится на одножильную и многожильную. Последние применимы в офисах и крупных предприятиях. На производстве задачи не ограничиваются коммуникационными. Это связано с высокой гибкостью патч-кордов, могут возникнуть множество ситуаций, когда провод, постоянно находящийся в движении, дополнительно будет подвержен скручиванию, или растяжению.
3. Шумоизоляция. Не избежать ситуаций, когда необходимо проложить кабель рядом с зонами повышенной электромагнитной активности. На таких участках используют индивидуальную защиту S/FTP.
4. Экранирование. В легкой промышленности распространена оболочка кабеля из поливинилхлорида (ПВХ). Это связано с доступной ценой и маслостойкостью. Помимо этого, в качестве материала, выступают: фторированный этилен-пропилен (FEP) и термопластичный эластомер (TPE). Они выдерживают экстремально низкие температуры (от -50°С до 125°С). Для TPE характерна гибкость, устойчивость к УФ лучам, озону, тяжелому маслу, морской воде. Распространены кабеля из полиуретана (PUR). Материал получил высокую устойчивость к истиранию, растяжению, стойкость к большинству химических веществ и механическую прочность. Из недостатков отмечают ограниченный температурный диапазон.
5. Заземление. Расстояние между интернет кабелем и токопроводящим должно составлять 20 — 30 см. С повышением характеристики возрастает устойчивость передачи данных. Через металлическую трубку кабель прокладывают непрерывно, каждую секцию соединяют с последующей и предыдущей. Для распределительных щитков выдерживают расстояние не менее 3 см.

О концентраторах и коммутаторах

Стандартные хабы в промышленных сетях не применяются. Так как по функционалу они будут сравнимы с многопортовыми повторителями (концентраторами). В качестве замены, устанавливают управляемые и неуправляемые коммутаторы. Предпочтение отдают первому типу, несмотря на повышенную стоимость.

Выделяют 3 типа трафика:

• от одной точки на все устройства;
• от одной точки на несколько;
• односторонняя последовательная передача.

Кабель ограничен 100 передач в секунду. В поле возможны трансляции, не регулирующие напрямую производственные процессы. Они представлены информацией о состоянии устройства, которая поступает на главный компьютер. Установка управляемого коммутатора позволяет выставить приоритетность сигналов, тем самым уделяя больше внимания протеканию производственного процесса.

Как выбрать?

1. Ознакомиться с условиями прокладки кабеля. Выделяют несколько возможных сценариев: неподвижная установка (применима для офисов, серверных, закрытых залов и другого рода помещений с минимальным уровнем вибрации), средняя интенсивность (цехи и зоны проведения работ с высоким уровнем вибрации), высокая интенсивность сгибания (устанавливается непосредственно на оборудовании). Для первого варианта применим любой тип проводника с высокой пропускной способностью. Во втором случае провод должен соответствовать ряду требований, устойчивостью к воздействию солнечным лучам, истиранию, ЭМИ, перепадам температур и нефтепродуктам. В третьем случае кабель подвергается воздействию повышенной температуры и вибрации, а также частому скручиванию. Уровень защиты от жидкости должен соответствовать M12 с IP67.
2. Материал оболочки. Характеристика влияет на производительность и степень защищенности сети. Для сценария с высокой степенью изгиба лучше всего подходит термопластичный эластомер и в меньшей степени полиуретан. Они показывают хорошую устойчивость к воздействию продуктов переработки нефти, а также истиранию. PUR демонстрирует лучшую стойкость к разного рода смазкам, а TPE к хладагентам. Материалы относят к премиальной категории с соответствующей стоимостью. К бюджетному варианту относят ПВХ. Он демонстрирует приемлемые механические показатели. Оптимальный вариант для неподвижной установки со средней частотой изгибания. FRNC относят к той же категории. Ключевое отличие заключается огнеупорности и тлении во время воспламенения. Он получил сниженную устойчивость к истиранию.
3. Допустимая скорость передачи данных. Для определения лучшего варианта прибегают к таблице ниже. 

   Cкорость передачи данных	До 100  Мб/с	До 1 Гб/с	До 10 Гб/с
   Класс канала ISO/IEC 11801	Класс D	Класс D	Класс E
   Категория кабеля	Cat 5e (2 pr)	Cat 5e (4 pr)	Сat 7
   Категория патчкорда	Cat 5e (2 pr)	Cat 5e (4 pr)	Cat 6A

4. Экранированный или нет кабель? Первый тип актуален в зонах с повышенным уровнем возникновения помех. Как правило, он оснащен дополнительно фольгой, или оплеткой. Для повышения надежности производители выпускают модели с 2 решениями одновременно. Не экранированные провода подходят для реализации большинства сценариев.
5. Многожильный, или одножильный кабель? Последний применим для монтажа неподвижной инсталляции (простой коммутации). Установка на движущихся механизмах категорически запрещена.
6. Витая пара, или цельное исполнение (bonded-pair)? Последний вариант доступен в одно и многожильном исполнении. Применяется в промышленной среде. Соединения вдоль всего участка изоляции предотвращают возникновение пропусков между парными проводниками. Его появление создаст разницу сопротивлений и приведет к разрыву соединения.

Лучшие бюджетные промышленные Ethernet-кабели

Голд Мастер UTP 5е RJ45 10 м (NA102—10M)

Витая пара относится к категории 5е. Максимальная скорость передачи данных составляет 1 Гбит/сек. Представлены патч корды 2, 5, 10,15, 25 метров. Проводник изготовлен из омедненного алюминия.

Достоинства:

Недостатки:

Витая пара UTP4 cat.5e, одножильный Fluke test

Один из наиболее распространенных элементов для организации локальных сетей. Одножильный провод с арамидной нитью предназначен для наружной укладки. Простота удаления оболочки облегчает проведение работ. В комплект входят несколько коннекторов  RJ45 для самостоятельного обжима патч корда UTP категории 5е. Они выполнены из пожаростойкого пропилена.

Достоинства:

Недостатки:

U/UTP Cat 5e 4х2х24AWG CCA (50м) PVC

Изделие изготовлено из прочного и устойчивого к изгибанию ПВХ. Предназначено для внутренней и наружной прокладки. По скоростным показателям соответствует категории 5е (1Гб/сек). Оснащён экраном, он представлен алюмолавсановой лентой. Производитель предлагает решения для монтажных компаний (бухта длиной 305м) и розничных клиентов (25, 50, 100 м). Упакован в термоусадочную пленку.

Достоинства:

Недостатки:

Лучшие промышленные Ethernet-кабели в среднем ценовом сегменте

Cablexpert UPC-5040E-SOL/100 100 м

Неэкранированный омедненный провод длиной 100 м, поставляется в катушке. Он состоит из 4 пар одножильных проводников. Все пары скручены с разным количеством шагов. Это снижает уровень электромагнитных помех. Полимерный материал выступает в качестве изоляции. Он прочный и устойчив к механическому воздействию. Оплетка в сером цвете. Метровые отметки облегчают работы с проводом.

Достоинства:

Недостатки:

Lanmaster LAN-PC45 RJ-45 (m) — RJ-45 (m) CAT6a S/FTP, 10 м, 1 шт

Продукция известной отечественной компании. Все товары полностью соответствуют российским и международным сертификатам качества. Продуманный оригинальный дизайн спроектирован при сотрудничестве с ведущими специалистам в своем деле.

Достоинства:

Недостатки:

• плохо гнется.

UTP cat 5E ATCOM (CCA, 0.5 mm, 305 m)

Оптимальное решение для прокладки промышленных, домашних и офисных сетей, систем видеонаблюдения, и др. Оно совместимо с узкоспециализированными сетями (торговое оборудование, склады, не стандартное периферийное оборудование). Провод состоит из 4 пар.

Достоинства:

Недостатки:

Лучшие промышленные Ethernet-кабели премиум класса

BOOST FTP outdoor CAT.5E 24AWG 4X2X0.5mm CCA, катушка 305m

Компания занимается поставками продукции в Россию 10 лет. Основные направления, оптовые продажи и доставка монтажным организациям. Наличие сертификатов ISO, PICC, CE, ROSH гарантирует высокое качество.

Представленный провод относят к 5 категории. Он подходит для укладки на улице. Проводник изготовлен из омедненного алюминия. В качестве изоляции используют полиэтилен высокой плотности. Внешняя оболочка производится из поливинилхлорида и полиэтилена низкой плотности.

Достоинства:

Недостатки:

Кабель уличный UTP4 cat.5е, RJ45

Витая пара широко распространена при прокладке промышленных Ethernet сетей. Арамидная нить упрощает снятие оболочки на требуемую длину. Конструкция проводника однопроволочная. Состоит из 4 пар. Внешний диаметр составляет 6 мм. Провод изготовлен из меди. В комплект поставки входят 6 коннекторов и колпачков RJ-45.

Достоинства:

Недостатки:

SkyNet Premium CSP- UTP- LSZH-4- CU/100

Премиальное решение для стационарной установки внутри здания с большим количеством людей. Медный одножильный проводник применяется для передачи данных с частотой до 100 МГц в сети, полностью соответствует стандартам ISO/IEC 11801. Для бесперебойной работы рабочее напряжение переменного тока не должно превышать 145 В.

Достоинства:

Недостатки:

Industrial Ethernet критически важен для поддержания работоспособности автоматизированного оборудования. Во время прокладки необходимо учитывать многочисленные негативные факторы, которые воздействуют на кабель. Ничто не должно замедлять передачу данных и приводить к сбою в процессах. Любые ошибки остановят производство и обернуться большими потерями. Избежать подобных проблем возможно установкой качественных промышленных Ethernet-кабелей. Их стоимость несравнима с возможными убытками, связанными с простоем станков и производственных линий.