針對(duì)惡劣工業(yè)環(huán)境選擇以太網(wǎng)的三大注意事項(xiàng)

自問(wèn)世以來(lái)，以太網(wǎng)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，現(xiàn)已在商業(yè)和企業(yè)市場(chǎng)上得到了大量的應(yīng)用。由于它具有定義明確的標(biāo)準(zhǔn)和易于部署的特性，以太網(wǎng)在工業(yè)世界中的廣泛傳播也是合乎常理的。然而，要在惡劣的工業(yè)環(huán)境中滿足以太網(wǎng)的要求仍需要大量洞察和努力。

如圖1所示，工業(yè)環(huán)境和商業(yè)環(huán)境完全不同，自身會(huì)面臨一系列挑戰(zhàn)。工業(yè)環(huán)境往往包括許多惡劣的條件，如更高的溫度范圍和電壓、更高的噪聲、機(jī)械應(yīng)力等。工業(yè)級(jí) 以太網(wǎng)物理層（PHY） 必須根據(jù)以太網(wǎng)協(xié)議的要求執(zhí)行。在本文中，我將簡(jiǎn)要描述為您的系統(tǒng)選擇以太網(wǎng)物理層時(shí)要考慮的三個(gè)更重要的因素。

1.低延遲。延遲是指數(shù)據(jù)包從源傳輸?shù)侥繕?biāo)所需的時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)中的不同部分將導(dǎo)致總的網(wǎng)絡(luò)延遲。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的通信對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格，這意味著延遲應(yīng)該是最小的和確定的。較高的延遲和不同的數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間會(huì)降低系統(tǒng)性能。

標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)具有不確定性。IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有指定以太網(wǎng)物理層的最大延遲數(shù)。然而，對(duì)于工業(yè)環(huán)境中的以太網(wǎng)收發(fā)器來(lái)說(shuō)，具有低且確定的延遲變得非常重要。低且確定的延遲能夠加快響應(yīng)時(shí)間并提高可預(yù)測(cè)性。低延遲可以讓應(yīng)用更快地運(yùn)行，因?yàn)樾畔⑼ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)傳播時(shí)等待時(shí)間的更短，而確定性延時(shí)由于延時(shí)保持不變而提高了不同網(wǎng)絡(luò)的同步性。

2.EMI/EMC。電磁干擾（EMI）是系統(tǒng)無(wú)意間產(chǎn)生的電磁能量。另一方面，電磁兼容性（EMC）是指系統(tǒng)能夠在其他系統(tǒng)產(chǎn)生電磁能量的環(huán)境中運(yùn)行。電磁干擾（EMI）和電磁兼容性（EMC）是工業(yè)環(huán)境中的重要參數(shù)，因?yàn)槠淇赡芫哂卸喾N電磁能量來(lái)源?？闺姶鸥蓴_性能差的系統(tǒng)會(huì)輻射大量能量，會(huì)擾亂附近的敏感器件并降低效率，因?yàn)槟芰吭谳椛渲斜焕速M(fèi)。電磁兼容性差的設(shè)計(jì)會(huì)使系統(tǒng)高度敏感并導(dǎo)致性能問(wèn)題。電磁兼容設(shè)計(jì)差的系統(tǒng)的性能會(huì)受其他典型輻射源影響，如Wi-Fi、手機(jī)等。

存在不同的EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn)，如歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（EN）、國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)（CISPR）、美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）等，這些標(biāo)準(zhǔn)會(huì)因地區(qū)和預(yù)期市場(chǎng)而變化。設(shè)備在獲得使用認(rèn)證前，必須滿足這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。這些標(biāo)準(zhǔn)隨設(shè)備的最終應(yīng)用而變化。工業(yè)市場(chǎng)的EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn)較商業(yè)市場(chǎng)更為嚴(yán)格。

3.ESD保護(hù)。靜電放電（ESD）是一種突然進(jìn)入系統(tǒng)的電流，它與帶電體接觸。靜電放電事件很短，但它們可以向系統(tǒng)注入大量能量。如果設(shè)備的設(shè)計(jì)不能承受此類事件，其結(jié)果對(duì)設(shè)備來(lái)說(shuō)很可能是毀滅性的，通常會(huì)導(dǎo)致設(shè)備毀壞。由于靜電放電并不總是留下明顯的損壞跡象，因此在復(fù)雜的系統(tǒng)中很難找到損壞的設(shè)備。作為一個(gè)如此重要的參數(shù)，諸如國(guó)際電工委員會(huì) (IEC) 61000-4-2的ESD標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定，以設(shè)定器件必須滿足的最低要求，——哪些設(shè)備必須滿足，這取決于它們的最終應(yīng)用。與EMI/EMC類似，工業(yè)市場(chǎng)的ESD要求比商業(yè)市場(chǎng)更為嚴(yán)格。

工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)物理層應(yīng)具有低的確定性延遲，符合嚴(yán)格的EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn)，并能抵抗ESD事件。TI的 以太網(wǎng)產(chǎn)品組合 旨在滿足這些要求，并已在世界各地的許多惡劣工業(yè)環(huán)境中投入使用，并且包括 DP83867 工業(yè)千兆位以太網(wǎng)物理層和 DP83826E  10/100以太網(wǎng)物理層等設(shè)備。 

圖1：通過(guò)無(wú)線和有線連接（包括以太網(wǎng)）的現(xiàn)代工業(yè)設(shè)置

其他資源

●    使用TI設(shè)計(jì)符合EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)溫度雙端口千兆以太網(wǎng)參考設(shè)計(jì) ，快速開(kāi)始您的設(shè)計(jì)。

●   用符合EN5011評(píng)估模塊 進(jìn)行TI新的千兆位以太網(wǎng)物理層實(shí)驗(yàn) 。

●   在應(yīng)用報(bào)告 “ 工廠自動(dòng)化中的延遲 ” 中了解有關(guān)延遲的更多信息。

 ●   在應(yīng)用報(bào)告 “ 減少輻射發(fā)射 ” 中了解EMI/EMC設(shè)計(jì)指南。