針對惡劣工業(yè)環(huán)境選擇以太網的三大注意事項

自問世以來，以太網取得了突飛猛進的發(fā)展，現(xiàn)已在商業(yè)和企業(yè)市場上得到了大量的應用。由于它具有定義明確的標準和易于部署的特性，以太網在工業(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、機械應力等。工業(yè)級 以太網物理層（PHY） 必須根據(jù)以太網協(xié)議的要求執(zhí)行。在本文中，我將簡要描述為您的系統(tǒng)選擇以太網物理層時要考慮的三個更重要的因素。

1.低延遲。延遲是指數(shù)據(jù)包從源傳輸?shù)侥繕怂璧臅r間。網絡中的不同部分將導致總的網絡延遲。工業(yè)網絡中的通信對時間要求嚴格，這意味著延遲應該是最小的和確定的。較高的延遲和不同的數(shù)據(jù)包到達時間會降低系統(tǒng)性能。

標準以太網具有不確定性。IEEE 802.3標準沒有指定以太網物理層的最大延遲數(shù)。然而，對于工業(yè)環(huán)境中的以太網收發(fā)器來說，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時間并提高可預測性。低延遲可以讓應用更快地運行，因為信息通過網絡傳播時等待時間的更短，而確定性延時由于延時保持不變而提高了不同網絡的同步性。

2.EMI/EMC。電磁干擾（EMI）是系統(tǒng)無意間產生的電磁能量。另一方面，電磁兼容性（EMC）是指系統(tǒng)能夠在其他系統(tǒng)產生電磁能量的環(huán)境中運行。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)，因為其可能具有多種電磁能量來源?？闺姶鸥蓴_性能差的系統(tǒng)會輻射大量能量，會擾亂附近的敏感器件并降低效率，因為能量在輻射中被浪費。電磁兼容性差的設計會使系統(tǒng)高度敏感并導致性能問題。電磁兼容設計差的系統(tǒng)的性能會受其他典型輻射源影響，如Wi-Fi、手機等。

存在不同的EMI/EMC標準，如歐洲標準化委員會（EN）、國際無線電干擾特別委員會（CISPR）、美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）等，這些標準會因地區(qū)和預期市場而變化。設備在獲得使用認證前，必須滿足這些標準規(guī)定的要求。這些標準隨設備的最終應用而變化。工業(yè)市場的EMI/EMC標準較商業(yè)市場更為嚴格。

3.ESD保護。靜電放電（ESD）是一種突然進入系統(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。如果設備的設計不能承受此類事件，其結果對設備來說很可能是毀滅性的，通常會導致設備毀壞。由于靜電放電并不總是留下明顯的損壞跡象，因此在復雜的系統(tǒng)中很難找到損壞的設備。作為一個如此重要的參數(shù)，諸如國際電工委員會 (IEC) 61000-4-2的ESD標準已經制定，以設定器件必須滿足的最低要求，——哪些設備必須滿足，這取決于它們的最終應用。與EMI/EMC類似，工業(yè)市場的ESD要求比商業(yè)市場更為嚴格。

工業(yè)級以太網物理層應具有低的確定性延遲，符合嚴格的EMI/EMC標準，并能抵抗ESD事件。TI的 以太網產品組合 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)千兆位以太網物理層和 DP83826E  10/100以太網物理層等設備。 

圖1：通過無線和有線連接（包括以太網）的現(xiàn)代工業(yè)設置

其他資源

●    使用TI設計符合EMI/EMC標準的工業(yè)溫度雙端口千兆以太網參考設計 ，快速開始您的設計。

●   用符合EN5011評估模塊 進行TI新的千兆位以太網物理層實驗 。

●   在應用報告 “ 工廠自動化中的延遲 ” 中了解有關延遲的更多信息。

 ●   在應用報告 “ 減少輻射發(fā)射 ” 中了解EMI/EMC設計指南。