论综合布线在工业行业的应用以及其发展

文│ 耐克森综合布线系统(亚太区) 涂 虹

时下综合布线行业最热门的话题非“数据中心”莫属，所有外资的、国内的著名品牌都在盯着这些能够产生巨大发展机遇的行业及产品。甚至有很多厂商专门为此组织了独立的部门，以针对此行业从技术解决方案到市场运作再到销售模式的整体策划。随着数据中心综合布线后时代发展大蛋糕的出炉，竞争又进入到了一个白热化的阶段。

可是综合布线作为有着无限发展空间的“以太网”最基本的物理层，难道仅仅应用如此？只要一说到综合布线系统的应用，相信大家马上反应的就是商业大楼、医院、酒店、机场、剧场，包括现如今的数据中心等这些民用建筑大楼。殊不知，以太网的应用在工业行业同样也是如火如荼地大力发展着，同样从10M应用发展到如今的1000M应用，甚至更高的应用，其速度并不亚于商业的发展。在工业行业，工业交换机以及相关的网络设备应用已经得到了工业行业，包括能源行业、冶金行业、石化行业等设计院的认可。而作为物理层的综合布线系统工业行业的应用，事实在很多专业工业设计院里却还是一个全新的概念。笔者在曾经的工作中有接触过不少工业设计院，发现他们对综合布线新产品的需求很强烈，并希望能将此规划到其设计图纸上，但由于没有相关的专业知识，只能望洋兴叹。

有关综合布线应用在商业方面的标准从国际到国内，从商业大楼到数据中心，涵盖了设计、施工、安装、测试等各种标准，其中很多都是大家耳熟能详的。然而对于工业领域的相关标准，从IEC到TIA都有专门的标准，这些标准有不少人并不是很了解。如，国际标准ISO/IEC 24702是专门针对环境因素对布线系统的影响而制定的标准。ISO/IEC 24702把环境定义为MICE，即M为机械震动，I为灰尘和微粒，C为温/湿度以及化学物质，E为电磁干扰，同时每一种环境因素又可分为三个等级，因此可以用M1/2/3、I1/2/3、C1/2/3、E1/2/3来定义工业楼宇的布线系统，其中1代表标准环境等级，2代表轻工业环境等级，3代表重工业环境等级，每种等级在标准中都明确定义其特性。除了环境以外，对于布线的结构定义以及传输性能等则是参照ISO/IEC 11801来进行制定。

其次就是TIA 1005标准。TIA 1005对工业建筑的环境区域进行了划分，还对工业区域的管道以及走线进行定义。此外还对非屏蔽信道的横向转移损耗（TCL）、等电位横向转移传输损耗（ELTCLT）以及屏蔽信道的偶合衰减等方面，相较于商业建筑标准TIA 568C提出了更高的要求。

此外，IEC 61076-3-106提出了在工业环境内连接器件的防护要求，以及对液体和微小固定入侵以及EMI的防护能力，IEC 60529则定义了其工业防护等级。IEC 60529采用IP代码即IPXY来表示防护等级，X范围从0～6，表示密封物对固体渗漏的防护级别；Y范围从0～8，表示密封物对液体渗漏的防护级别；数字越大防护能力越强。同时在ISO/IEC 24702对于连接器件的环境要求，也就是MICE中的I（灰尘和微粒）对于IP等级要求定义办公环境为IP20等级，轻工业环境为IP65等级，而重工业环境为IP67等级。

以上提到的标准和传统商业建筑的综合布线标准不一样的、专门适用于工业领域的布线标准，而两者最大的差别主要是来源环境的恶劣性，例如高温和低温的需求。商业环境因其处于良好的室内环境，所以适合的温度往往是比较容易达到的，尤其是数据中心更是要求恒温恒湿的环境；然而在工业环境，比如风电行业，温度高可达80℃～100℃，低可至-40℃，甚至-60℃。众所周知，综合布线的传输性能测试标准都是基于20℃环境下进行的，温度高低对其性能肯定会产生一定的影响。在一些煤炭加工厂房内，其环境恶劣主要来自于粉尘和设备的强烈振动，这样的环境对于连接器件有一定影响。而在一些石油化工厂内，恶劣环境可能是各种腐蚀和液体侵入。而在一些海上石油开采平台上，恶劣环境来自于安全以及液体的侵入和各种腐蚀的可能等。以上实例都说明了在工业领域，由于恶劣的环境因素要求布线产品有良好的环境指标才可能满足运用。

针对工业环境，我们有着如下完整的端到端解决方案：

（1）工作区：提供能满足IP65/IP67的接口盒，可用于墙面安装，接口盒带有两个屏蔽的Cat.6或Cat.6A模块。这种接口盒由于防护等级最高，可用于重工业环境。

同时还提供满足IP20/IP67两种等级的跳线，这样可以保证在环境良好的管理区采用IP20跳线，而在环境恶劣的生产车间内采用IP67跳线，既满足了工业环境的防护要求，同时也可以降低一定的成本。

（2）水平区：提供从Cat.5e至Cat.7A类的铜缆，其配置的特殊PUR护套具有极好的耐油性以及对酸碱腐蚀的抵抗作用，适合于多种恶劣的工业环境。出于对安全的考虑，要求提供的产品必须满足相关的船级社认证，并以此做为项目产品选择的门槛。

（3）管理区：管理区设定的位置通常在相对良好的环境内，且管理区的配线设备和网络设备放置在一起。由于工业交换机采用的是标准35mm的DIN-Rail轨道卡接模式，所以商业环境下标准19英寸的配线设备无法放置在其中的机柜内。我们专门为此开发了一款用于35mm的DIN-Rail轨道方式的接口盒，这样可以完美地将配线和网络设备置于同一个机柜内。

（4）主干区：开发了用于恶劣环境的光缆，采用的是PUR护套材料，可以满足大部分的恶劣环境，而且光缆可以有多种模式选择。

有了完整的工业解决方案，不仅能解决工业领域内倍受考验的环境恶劣问题，同时还可以满足完美的传输要求，这为工业自动化的发展提供了坚实的基础构架。