Использование Ethernet, являющейся самой распространенной технологией ЛВС во всем мире, позволяет задействовать основанные на стандартах недорогие сетевые компоненты и высокопроизводительные средства коммутации пакетов данных, упрощает инсталляцию и конфигурацию сетей, позволяет реализовывать конвергированные системы передачи разных видов трафика.
В 90-х годах прошлого века на предприятиях возникла потребность применять технологию Ethernet в системах промышленной автоматизации и управления производственными процессами для облегчения конфигурирования этих систем и обеспечения взаимодействия их распределенных компонентов. Кроме того, переход от фирменных шин (fieldbus) к стандартизированной технологии Ethernet в заводских цехах дает возможность интегрировать корпоративные и производственные локальные сети в целях сбора информации о производственных процессах в реальном масштабе времени и повышения эффективности управления этими процессами.
Сегодня средства Ethernet становятся базовыми компонентами производственных систем, а постоянная потребность в расширении сетей обусловила применение этих средств в наружных коммуникационных инфраструктурах, а также на предприятиях общественного питания и в медицинских учреждениях, где тоже имеются агрессивные среды. Поскольку в такого рода средах сети обычно подвергаются воздействию пыли, воды, химикатов, экстремальных температур, вибрации и сильных электромагнитных помех, они (сети) должны строиться из более надежных кабелей и соединительных систем.
По запросу нескольких производителей и поставщиков промышленных приложений в рамках ассоциации TIA был сформирован подкомитет TR-42.9 Industrial Telecommunications Infrastructure. Перед ним поставлена задача разработать стандарт TIA-1005, в котором содержались бы требования, предъявляемые к кабельным инфраструктурам категорий 5e и 6 (а также к кабельным каналам), реализуемым внутри промышленных зданий и между ними и поддерживающим ряд промышленных приложений.
Для описания возможных условий окружающей среды на промышленных предприятиях подкомитет TR-42.9 разработал таблицы MICE (Mechanical, Ingress, Climatic/Chemical, Electromagnetic). Уровни MICE 1, 2 и 3 характеризуют разные степени агрессивности сред. Так, MICE 1 обозначает типичную (наименее агрессивную) офисную среду, MICE 2 — более агрессивную, промышленную, а MICE 3 — среду на производственном предприятии с тяжелыми условиями эксплуатации оборудования.
Уровни MICE определены для характеристики большинства промышленных приложений. Хотя с их помощью можно описать более 80% существующих сред, параметры самых агрессивных или специализированных сред, превышающие показатели сред MICE уровня 3, в проекте стандарта остались неучтенными.
Таблицы MICE призваны помочь конечным пользователям выбрать подходящую кабельную систему, которая соответствовала бы определенным условиям окружающей среды, но они не содержат проектных требований к компонентам этих систем. Чтобы гарантировать надлежащую работу кабельных решений в сложных условиях окружающей среды, необходимо тестировать эти решения (в данных условиях) и вырабатывать определенные критерии проектирования их компонентов с использованием других стандартов, включая спецификации Международной электротехнической комиссии (МЭК) на классы защиты IP (Ingress Protection). В настоящее время подкомитет TR-42.9 выработал (в тесном сотрудничестве с другими международными организациями стандартизации) и утвердил значения параметров окружающей среды в таблицах MICE. Существенных изменений в них более не предвидится.
В разделе Mechanical (механический) представлены значения сил удара и натяжения, характеристики вибрации и изгибов. Как уже говорилось, уровень MICE характеризует степень неблагоприятности условий окружающей среды. Например, вибрация M1 обозначает низкочастотные (от 2 до 9 Гц) колебания предметов с амплитудой до 1,55 мм. Такая вибрация возникает при работе небольших устройств, в том числе пылесосов и точилок для карандашей. При вибрации M2 максимальная амплитуда колебаний составляет 7 мм, а при вибрации M3 — 15 мм. Такая вибрация возникает во время работы более крупных машин.
Раздел Ingress (проникновение) содержит информацию о максимальных диаметрах частиц (пыли), которые могут проникать в оборудование. В нем же характеризуются условия, связанные с погружением последнего в жидкости. Хотя показатель IP не вошел в разрабатываемый стандарт, уже известно, что разъемы с классами защиты IP67 и IP65, обеспечивающие полную защиту (своих внутренних компонентов) от проникновения пыли и выдерживающие погружение в жидкость на 30 мин на глубину до 1 м, будут успешно работать в среде I3.
В разделе Climatic/Chemical (климатический/химический) специфицированы значения уровней температуры, влажности, радиации и загрязнения окружающей среды типичными для промышленных предприятий загрязняющими веществами. В таблицах MICE приведены жидкие (раствор хлорида натрия (каковым является морская вода), масло, мыльный раствор и другие моющие средства), а также газообразные (диоксид серы, хлор, аммиак и оксиды азота) загрязняющие вещества.
В разделе Electromagnetic (электромагнитные помехи) указаны уровни электростатического разряда, радиочастотного излучения, кратковременных выбросов напряжения и магнитного поля. Эти уровни сформулированы на основе реальных характеристик промышленных источников излучения, таких, как работающие сварочные аппараты, реле, запускаемые и останавливаемые электромоторы, печатающие устройства и радиостанции.
В процессе разработки стандарта осуществляется выбор типов разъемов для интерфейса системы автоматизации (Automation Outlet — AO). Интерфейс AO, являющийся компонентом автоматизированного производственного участка (Automation Island — AI) уровня, превышающего MICE 1, должен поддерживать четырехпарные (традиционные) и не четырехпарные кабели.
На сегодняшний день в подкомитете TR-42.9 решили, что в интерфейсе AO можно задействовать восьмиконтактный модульный разъем, при условии что он будет помещен в защитный кожух по методу Variant 1, описанному в спецификации IEC 61706-3-106. Кроме того, в интерфейсе AO предполагается допустить возможность применения (с определенными ограничениями) и четырехконтактного разъема типа M12 код D, поддерживающего технологию Ethernet и соответствующего спецификации IEC 61076-2-101. Дело в том, что этот тип разъема широко распространен в промышленных системах. Скорее всего, его можно будет использовать в интерфейсе АО только тогда, когда предпочтительно задействовать двухпарный соединитель, а не восьмиконтактный модульный разъем. В других случаях в заводских цехах будут применяться разного рода конструкции защищенных восьмиконтактных модульных разъемов, соответствующие конкретным условиям окружающей среды. Несколько производителей выпускают такие разъемы категорий 5e и 6, которые хорошо подходят для работы в агрессивных средах. Рабочие характеристики разъемов промышленных сетей должны соответствовать требованиям стандарта TIA-568-B.
Тип оптического разъема для вышеназванных сетей еще не выбран окончательно, но в подкомитете склоняются к рекомендации использовать разъем типа LC, поскольку с его помощью легко соединять и разъединять каналы и он имеет хорошие рабочие характеристики. На применение оптоволокна в промышленных средах накладываются определенные ограничения, связанные с наличием в этих средах вибрации и большого количества пыли, но в средах со значительными электромагнитными помехами оптоволокно может оказаться незаменимым.
В промышленных системах проектом стандарта предусмотрено использование двух- и четырехпарных UTP- и ScTP-кабелей, а также многомодового и одномодового оптоволокна. Двухпарные кабели будут оснащаться четырехконтактными разъемами типа M12 код D.
Возможности применения двух- и четырехпарных кабельных систем все еще активно обсуждаются в подкомитете. Одни его члены ратуют за расширение применения двухпарных систем, а другие считают, что их нужно полностью запретить. Пока разработчики стандарта предполагают определить четырехпарную систему стандарта TIA-568-B как основную для всех частей промышленного предприятия, но все же в исключительных случаях считают допустимым развертывать двухпарные системы (для чего в стандарт должны быть включены рекомендации по их использованию). Недавно члены подкомитета согласились сузить область применения двухпарных систем, оставив для них только производственные участки и обеспечение соединений между ними. Между же телекоммуникационными розетками и телекоммуникационной комнатой, скорее всего, можно будет прокладывать только четырехпарные кабели (типа UTP или ScTP).
Подкомитет TR-42.9 тесно сотрудничает с другими организациями стандартизации с целью обеспечения согласованности стандартов. Некоторые его члены одновременно являются и членами ассоциации Open DeviceNet Vendor Association (ODVA), которая состоит из представителей компаний, выпускающих средства автоматизации производственных процессов. Таким образом, ODVA фактически участвует в разработке стандарта TIA-1005 (вышеупомянутые члены предоставили ценную информацию для описания промышленных сред и формулирования требований к защищенным кабельным системам повышенной надежности). Кроме того, подкомитет TR-42.9 постоянно взаимодействует с МЭК и Международной организацией стандартизации (International Organization for Standartization — ISO), которая является ведущей всемирной структурой, разрабатывающей и публикующей международные стандарты на электрическую и электронную продукцию. Подкомитет TR-42.9 тесно сотрудничает и с совместными рабочими группами ISO/IEC SC25 и SC65C, разрабатывающими схожие международные промышленные стандарты. Подкомитет и международные организации стандартизации информируют друг друга о ходе процессов стандартизации и согласовывают содержание будущих стандартов, решая (когда это возможно) спорные вопросы. Примером их успешного сотрудничества является одновременное утверждение таблиц MICE, причем в документы всех трех организаций стандартизации вошли одни и те же таблицы MICE.
В настоящее время подкомитет TR-42.9 работает над пятой версией (Draft 5) проекта стандарта TIA-1005. Окончательное голосование по его принятию предположительно состоится в июне 2006 г., а публикация — в III или IV квартале 2006 г. Однако, если голосование не состоится или останутся нерешенными некоторые технические вопросы, стандарт будет опубликован позднее. О процессе подготовки любого стандарта можно сказать одно: пока он не опубликован, в нем измениться может все..