背景
華東的某醫(yī)療機(jī)器人公司,主要從事醫(yī)療相關(guān)的機(jī)器人的研發(fā)和生產(chǎn)。在研發(fā)和調(diào)試某型號(hào)手術(shù)機(jī)器人過(guò)程中出現(xiàn)卡頓故障、通信傳輸丟包、誤碼率較高等問(wèn)題。在排除其他因素后,懷疑是機(jī)器人的內(nèi)部通信線纜出現(xiàn)了故障。
全新的通信線纜都通過(guò)了導(dǎo)通儀、萬(wàn)用表的導(dǎo)通測(cè)試,但在更換上這些線纜后,故障依然存在??蛻粞?qǐng)福祿克工程師對(duì)線纜進(jìn)行排障和故障原因分析。
研判
福祿克工程師到達(dá)該公司現(xiàn)場(chǎng)后了解到,該公司研發(fā)的機(jī)器人自身帶有伺服電機(jī),會(huì)產(chǎn)生靜電、電磁和射頻噪聲,使得機(jī)器人內(nèi)部的通信線纜處于強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中。因此除了常測(cè)試的信號(hào)衰減、串?dāng)_、回波損耗等用以衡量線纜質(zhì)量的參數(shù)外,還需要著重考慮線纜的屏蔽完整性和抗電磁干擾能力。
產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行和產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)與底層通訊線纜的可靠性息息相關(guān),通訊線纜的可靠性受線纜本身性能以及周邊環(huán)境因素等多方位影響。萬(wàn)用表和導(dǎo)通儀僅能用于判斷線纜的通斷,并不能判定線纜的傳輸性能和抗干擾性能。
測(cè)試
針對(duì)客戶現(xiàn)場(chǎng)情況,福祿克工程師使用DSX2-5000CH銅纜認(rèn)證儀進(jìn)行測(cè)試,發(fā)現(xiàn)該批次線纜存在兩方面問(wèn)題:
1、屏蔽層連通性不合格
此款手術(shù)機(jī)器人使用的是七類線,帶有雙層屏蔽結(jié)構(gòu)。使用DSX2-5000CH檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)該線纜屏蔽層未連通,而之前萬(wàn)用表檢測(cè)結(jié)果為連通,據(jù)此判斷線纜存在屏蔽層虛接地的情況。這會(huì)導(dǎo)致纜間干擾(外部干擾)等測(cè)試參數(shù)明顯劣化,拉高傳輸數(shù)據(jù)的誤碼率。
屏蔽層未連通
2、抗干擾能力不合格
考慮到手術(shù)機(jī)器人自帶伺服電機(jī),會(huì)有一定的電磁干擾。因此,需要對(duì)該線纜做平衡參數(shù)測(cè)試。這是一個(gè)抗干擾指標(biāo),對(duì)應(yīng)電磁干擾(EMI)等級(jí)測(cè)試,用于判定其抗干擾能力。
在使用DSX2-5000CH內(nèi)置的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試后,發(fā)現(xiàn)衡量抗電磁干擾的平衡參數(shù)指標(biāo)TCL低于E3的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求。由此判別被測(cè)線纜更容易受到電磁干擾而產(chǎn)生通信故障。
知識(shí)點(diǎn)
在《ANSI/TIA-1005-A 工業(yè)電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》 和《ISO/IEC 11801 信息技術(shù)-用戶基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)化布線標(biāo)準(zhǔn)》中,使用“MICE”環(huán)境分級(jí)規(guī)則為建造工業(yè)網(wǎng)絡(luò)選擇各種組件進(jìn)行了分類。MICE中M為機(jī)械、I為侵入、C為氣候和化學(xué)、E是電磁干擾。
其中,針對(duì)電磁干擾(EMI)等級(jí)測(cè)試劃分位E1、E2和E3級(jí)
E1適用車間非生產(chǎn)區(qū)
E2適用于生產(chǎn)區(qū)
E3適用于強(qiáng)電磁干擾的區(qū)域及生產(chǎn)區(qū)的設(shè)備島和設(shè)備里的通訊線束
E值越高,對(duì)平衡參數(shù)的要求越嚴(yán)格,以屏蔽更多會(huì)破壞數(shù)據(jù)包的電磁干擾。
MICE環(huán)境分級(jí)
解決
工業(yè)自動(dòng)化用戶想要獲得高可靠性的設(shè)備性能時(shí),也需要考慮布線系統(tǒng)的可靠性。
基本需要做到兩點(diǎn):
1、適時(shí)檢測(cè)
規(guī)范布線系統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)的周期和時(shí)間節(jié)點(diǎn),對(duì)布線系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)、選型采購(gòu)、來(lái)料驗(yàn)收、隨工檢測(cè)、竣工驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)等生命周期內(nèi)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行適時(shí)檢測(cè)。
2、適當(dāng)備份