在工廠中，與傳統(tǒng)的點對點方式相比，結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的優(yōu)勢與日俱增。

傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)，其中許多是專有的，并且通?；谑褂寐萁z端子連接的點對點布線，已經(jīng)被無處不在的以太網(wǎng)和IP技術(shù)所取代了。這種轉(zhuǎn)變引發(fā)了工廠車間數(shù)字設(shè)備的爆炸式增長，并增加了對高度結(jié)構(gòu)化、基于標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施所提供的更高性能、帶寬和可靠性的需求。

更多的設(shè)備意味著更多的數(shù)據(jù)在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中以更高的速率傳輸。工業(yè)數(shù)據(jù)速率已從千比特/秒上升到兆比特/秒，在一些車間應(yīng)用中甚至達(dá)到千兆位/秒。為了有效地以這些速率運行，確保工廠正常運行時間并降低成本，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)需要一個精心設(shè)計和經(jīng)過驗證的布線結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)還能夠隨著未來的發(fā)展而不斷發(fā)展。工業(yè)數(shù)據(jù)速率最終將達(dá)到并有可能超過IT領(lǐng)域已經(jīng)常見的每秒10吉比特的水平。與此同時，工業(yè)流程和機器正在變得更加智能，采用先進(jìn)的儀器儀表、傳感器和無線技術(shù)。

由于所有這些原因以及更多原因，結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)正在取代通常隨意且臨時的點對點方法。在結(jié)構(gòu)化方案中，布線系統(tǒng)化地布置，并設(shè)法滿足當(dāng)今和未來的所有工業(yè)通信需求，包括語音、數(shù)據(jù)和視頻。

要獲得結(jié)構(gòu)化布線的全部優(yōu)勢，需要采用同樣系統(tǒng)的方法來概念化、指定、安裝、測試和維護全廠網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)構(gòu)化布線的定義

結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)包括設(shè)施中的五個子系統(tǒng):

分界點，電話或互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)結(jié)束并連接到現(xiàn)場布線

設(shè)備室或電信機房，存放設(shè)備和整合點。

垂直或立管布線，連接設(shè)備間，通常在不同樓層之間

水平布線，通常在同一樓層，將設(shè)備房間連接到單獨的插座或工作區(qū)域

工作區(qū)域，用戶設(shè)備通過插座連接到水平布線系統(tǒng)。

每個子系統(tǒng)區(qū)域中的布線都遵循定義的形式，通常由設(shè)備線（設(shè)備端的跳線）、永久鏈接（固定的實心導(dǎo)體布線）和工作區(qū)線（即連接到工作站的跳線）組成。這種布置稱為通道。允許在通道中進(jìn)行其他具有附加連接的配置。

永久鏈接是任何結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的關(guān)鍵特征。例如，它從電信機房(TR)運行到分配點（例如插座或配線架）。該永久鏈接允許對從機器到更高級別網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路進(jìn)行測試，幫助確保連接和機器都能按需運行。同樣，在連接多個進(jìn)程的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)構(gòu)化的布線配置允許對每個鏈路進(jìn)行測試。

將此方法與點對點布線系統(tǒng)方法進(jìn)行對比，后者很少涉及測試。相反，當(dāng)工廠人員需要添加另一臺機器或延長電纜的范圍時，可以簡單地使用跳線并將其插入開關(guān)面板。事實上，一些經(jīng)驗豐富的控制工程師習(xí)慣于通過剝?nèi)ル娋€上的護套，并在兩端連接一個連接器來創(chuàng)建自己的跳線。這些跳線的末端是插頭，而不是插孔。

對于較短的跳線長度，這種點對點的做法可能就足夠了。但如果跳線長度達(dá)到80或90米，這種“延長線”方法可能無法提供充分的性能。原因是：與結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)中使用的固體導(dǎo)體電纜相比，在點對點布線方法中普遍使用的雙絞線電纜具有更低的導(dǎo)電性，因此插入損耗更高。

在整個工廠中，點對點連接可能會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)蔓延。在成百上千的非結(jié)構(gòu)化的、非標(biāo)準(zhǔn)的和未識別的連接的包圍下，自動化和IT人員可能會忘記什么與什么連接。

IT團隊和自動化人員之間的協(xié)作是任何結(jié)構(gòu)化布線項目成功的關(guān)鍵。IT人員非常熟悉企業(yè)級的結(jié)構(gòu)化布線，而自動化人員最了解機器周圍的工廠環(huán)境。

但合作并不止于此。維護和運營人員以及外部專家可以在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)的實施和平穩(wěn)運行中發(fā)揮重要作用。

遵循以下步驟來實施和維護最佳的結(jié)構(gòu)化布線基礎(chǔ)設(shè)施:

1. 自學(xué)。熟悉電信行業(yè)協(xié)會(TIA)、IEC和ODVA等組織制定的標(biāo)準(zhǔn)和最佳實踐，這些組織提供有關(guān)機器級以太網(wǎng)/IP最佳實踐的信息。

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中關(guān)鍵光纖和銅纜連接的常見最佳實踐包括:

終止水平布線以修補現(xiàn)場連接器以形成永久鏈接。

使用基于標(biāo)準(zhǔn)的測試和設(shè)備驗證性能。

如果跳線損壞或可疑，可以輕松更換。無需觸摸水平電纜。

通過支持人員可以輕松管理的、明確識別的、結(jié)構(gòu)化連接來改進(jìn)故障排除。

標(biāo)準(zhǔn)組織還建立了網(wǎng)絡(luò)運行因素的參數(shù)，例如錯誤率性能。如果錯誤率開始變得過高，就會減慢網(wǎng)絡(luò)速度，并可能導(dǎo)致鏈路故障。

充分利用公司的結(jié)構(gòu)化布線設(shè)計指南，例如Rockwell自動化、Panduit和Cisco的光纖應(yīng)用指南。這些指南詳細(xì)說明了如何為光纖和銅纜系統(tǒng)設(shè)計和部署結(jié)構(gòu)化布線。還提供研討會和其他類型的結(jié)構(gòu)化布線培訓(xùn)。

2. 建立目標(biāo)。評估當(dāng)下需求，同時牢記未來。5年或10年后業(yè)務(wù)會發(fā)展到什么程度?如果想要達(dá)到每秒千兆位的設(shè)備數(shù)據(jù)速率，結(jié)構(gòu)化布線可以提供最佳支持，并且可以進(jìn)行測試以驗證是否滿足所需的性能水平。

通過結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)工廠變得更具可擴展性，特別是如果其在初始安裝時投資30%到40%的備用電纜。

3. 設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)施并制定規(guī)范。許多基于標(biāo)準(zhǔn)的工具可幫助設(shè)計結(jié)構(gòu)化布線網(wǎng)絡(luò)，包括Visio和CAD。此外，許多經(jīng)驗豐富的第三方合格專家可以幫助工廠執(zhí)行流程中的這一關(guān)鍵步驟。

制定規(guī)范文件，以建立結(jié)構(gòu)化布線標(biāo)準(zhǔn)，以及特定操作所需的材料。健全的規(guī)范將簡化其余過程，包括安裝、測試、操作和維護。

規(guī)范將涵蓋如何實施工廠網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)可靠性、安全性和物理方面的考慮。其中包括布線本身的完整性，因為不合格的布線可能會帶來嚴(yán)重后果。

IT和自動化人員應(yīng)就規(guī)范文檔進(jìn)行協(xié)作，以在整個設(shè)施中推動最佳實踐。規(guī)范通常詳細(xì)說明如何實施結(jié)構(gòu)化布線以將企業(yè)級連接到配電區(qū)域，以及如何將布線引入流程和單個機器。

該文檔還允許指定所需帶寬性能的標(biāo)準(zhǔn)，因此可以保持當(dāng)前的一致性并為未來做好準(zhǔn)備。還可以指定定位測試補丁點的關(guān)鍵位置以及測試要求。

保護網(wǎng)絡(luò)免受環(huán)境影響是許多工廠的另一個關(guān)鍵考慮因素。如果存在電磁干擾(EMI)風(fēng)險，那么可能需要屏蔽電纜或?qū)Ч?。TIA和IEC已經(jīng)制定了與環(huán)境評估相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，來幫助完成這一過程。

可能還需要制定物理識別策略，例如使用顏色編碼的電纜和插孔，以及標(biāo)記端口。此類策略將有助于降低安裝風(fēng)險，并且在未來很長一段時間內(nèi)，因為人員將能夠清楚地了解各種布線應(yīng)連接的位置。

規(guī)范還應(yīng)包括任何必要的安全策略，包括可鎖定的外殼、端口封鎖和插頭鎖定，以限制訪問并幫助防止未經(jīng)授權(quán)的連接或拆除跳線。

4. 安裝。由于安裝過程中包含許多細(xì)節(jié)，因此這是最有可能出錯的步驟。例如，想要支持每秒千兆位通信的工廠可以購買正確的6類布線，但必須正確安裝才能提供該速率。

確保安裝人員了解結(jié)構(gòu)化布線的復(fù)雜性，諸如彎曲半徑和電纜扭曲、布線以及保護網(wǎng)絡(luò)免受噪聲源影響等詳細(xì)信息?？梢岳玫谌秸J(rèn)證的安裝人員，或者通過參加可用的培訓(xùn)課程來確保自己的安裝人員具備必要的專業(yè)知識。

市場上也有集成的標(biāo)準(zhǔn)化安裝工具和產(chǎn)品，有助于減少所需的培訓(xùn)和專業(yè)知識。一個例子是使用所有最佳接線和布線實踐進(jìn)行預(yù)接線的機柜。

保持設(shè)備整潔。布線長距離和短距離電纜時，應(yīng)將電纜捆扎。這樣，可以輕松地對系統(tǒng)進(jìn)行故障排除，進(jìn)行必要的更改以適應(yīng)生產(chǎn)需求，并對系統(tǒng)進(jìn)行長期維護。確保使用基于標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽方案。

5. 測試。這正是基于標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化布線網(wǎng)絡(luò)真正發(fā)揮作用的地方。市場上有現(xiàn)成的測試設(shè)備，可幫助確保所獲得的性能，并且可以在未來很好地依靠。

如果不進(jìn)行測試，將面臨啟動延遲、停機、回調(diào)制造商以及其他一系列代價高昂的巨大麻煩的風(fēng)險。

但是，有了成功的測試結(jié)果來衡量性能基準(zhǔn)，可以利用定期關(guān)閉或升級機會來重新測試和驗證網(wǎng)絡(luò)——自動化系統(tǒng)的支柱。

6. 操作和維護。雖然結(jié)構(gòu)化布線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和安裝通常由專業(yè)團隊（通常是第三方）進(jìn)行，但該系統(tǒng)最終由工業(yè)自動化用戶負(fù)責(zé)。

為了避免系統(tǒng)的后續(xù)降級，必須繼續(xù)利用系統(tǒng)設(shè)計的功能和最佳實踐，否則就有失去對其控制的風(fēng)險。

一個常見的問題是傳統(tǒng)的點對點做法的回歸。工廠車間的某個人可能會決定插入新電源線來解決問題或滿足臨時需求。但如果沒有正確捆綁或無法識別連接，可能會出現(xiàn)更多問題。最終，可能會留下多余的布線，因為工作人員使用了更長的跳線，而本應(yīng)使用更短的跳線。

然后，有人可能會進(jìn)入并解鎖端口，但忘記將其封鎖。最終留下一個潛在的系統(tǒng)訪問點。

通過明確制定并嚴(yán)格執(zhí)行結(jié)構(gòu)化布線網(wǎng)絡(luò)的運營和維護政策，可以避免這種拼湊問題。工廠還可以在運營階段使用監(jiān)控工具，以檢測網(wǎng)絡(luò)流量和物理基礎(chǔ)設(shè)施的問題，例如交換機和服務(wù)器的狀況，以及環(huán)境和安全控制。