PROFINET ケーブルのパフォーマンスと信頼性をテストする方法

1. PROFINETケーブルのテストが重要な理由

PROFINETは、製造環境におけるデバイス間のリアルタイム通信を可能にする、広く普及している産業用イーサネット規格です。接続性の向上とプロセスの合理化のために、多くの組織がこの技術を活用するようになっており、PROFINETケーブルの品質と性能を確保することの重要性は計り知れません。これらのケーブルのテストは、単なる予防措置ではなく、ネットワークインフラ全体を保護するための重要なステップです。

PROFINET ケーブルをテストすると、次の 4 つの主な利点が得られます。

1. 一貫したデータ転送パケット損失や通信障害を防止します。

2. ネットワークの信頼性予期しないダウンタイムを削減します。

3. 標準準拠IEC 61158 および PROFINET 要件への準拠を確認します。

4. コスト削減システム障害に発展する前に障害を検出します。

2. テストすべき主要なパフォーマンスパラメータ

PROFINET ケーブルをテストするときは、次の要素を評価する必要があります。

• 信号整合性– クリーンで歪みのないデータ伝送を保証します。

• インピーダンス整合– PROFINET では通常、100Ω Cat5e/Cat6 ケーブルが必要です。

• クロストーク（NEXT と FEXT）– ケーブルペア間の干渉を防止します。

• 減衰– ケーブルの長さに応じた信号損失を測定します。

• リターンロス– 不適切な終端によって発生する反射を評価します。

• 遮蔽効果– 騒音の多い産業環境では重要です。

• 物理的損傷– 切れ目、曲げ、またはねじれによりパフォーマンスが低下する可能性があります。

ケーブル例:
PROFINET タイプ B/C 産業用 Cat5e イーサネット ケーブル、IP67 定格 D コード M12 オス - メス、SF/UTP 二重シールド 22AWG 撚線導体、高屈曲屋外産業グレード、PLTC 定格、グリーン TPE ジャケット。

3. PROFINETケーブルの試験方法

1) 目視検査

ケーブルの健全性を評価する最初のステップは、徹底的な目視検査です。すべてのコネクタに損傷、腐食、ピンの曲がりなどの兆候がないか確認してください。ケーブルの長さに物理的なストレスがかかっていないか、急な曲げや露出したシールドがないか確認してください。一般的に、内部導体の損傷を防ぐため、最小曲げ半径はケーブル直径の8倍にしてください。

2) 導通テスト

導通テストは、8本の導体すべてが端から端まで正しく接続されていることを確認します。これにより、通信を妨害する可能性のある断線、短絡、または交差配線を特定できます。設置時やメンテナンス点検時には、シンプルなケーブルテスターまたはマルチメーターで基本的な導通を確認できます。

3) ワイヤーマップテスト

ワイヤーマップテストは、TIA-568AまたはTIA-568B規格に準拠した正しいピン割り当てを検証します。基本的な導通テストでは検出されないものの、信号品質を著しく低下させる可能性のある分岐ペアを特定します。配線レイアウトを検証することで、一貫した性能と規格への準拠を維持できます。

4) 信号整合性テスト

シグナルインテグリティ試験は、減衰、クロストーク、インピーダンスを測定することで、ケーブルが劣化なくデータを伝送できる能力を評価します。Fluke Networks DSX CableAnalyzerなどのツールは、通常、ケーブルがEthernetおよびPROFINETの性能規格に準拠しているかどうかを認証するために使用されます。

5) シールドと接地の検証

この試験では、ケーブルとコネクタ全体にわたってシールドが連続していることを確認し、EMIに対する感受性を高める可能性のある接地の問題を特定します。ノイズの多い産業環境では、適切なシールドと接地が不可欠です。

6) ビットエラーレートテスト（BERT）

BERTは、負荷下での実際のデータ伝送エラーを測定します。動作中のビットエラー率を評価することで、このテストは実際の使用状況におけるケーブル性能を現実的に評価します。これは、高い信頼性と低遅延が求められるネットワークにとって非常に重要です。

7) 環境ストレステスト

環境試験では、ケーブルを極端な温度、振動、湿気、その他の過酷な条件にさらし、産業環境や屋外環境における耐久性を検証します。屋外仕様のPROFINETケーブルでは、紫外線や化学物質への曝露に耐えるため、PURまたはPEジャケットが使用されることが多いです。

ケーブル例:
PROFINET タイプ B/C 産業用 Cat5e イーサネット ケーブル、IP67 定格 D コード M12 オス-オス、SF/UTP 二重シールド 22AWG 撚線導体、高屈曲屋外グレード、PLTC 定格、グリーン TPE ジャケット。

4. 推奨テストツール

さまざまなレベルのテスト機器により、PROFINET ケーブルの整合性とコンプライアンスが保証されます。

• 基本的なテスター– 導通とワイヤーマップの迅速なチェック。

• 高度な認証テスター（例：Fluke、Softing）– 減衰、クロストーク、インピーダンスなどを測定して、PROFINET および Ethernet 規格への完全な準拠を確認します。

• ネットワークアナライザー– リアルタイムのネットワーク パフォーマンスを診断し、通信品質を監視し、運用上の問題を検出します。

5. 信頼性の高いテストのためのヒント

• コストのかかるダウンタイムややり直しを避けるため、インストール前に必ずテストを行ってください。

• 監査やメンテナンス中の追跡可能性を確保するために、テスト済みのすべてのケーブルにラベルを付け、認証レポートを保存します。

• 信号の整合性を維持するために、EMI が多い領域ではシールド コネクタを使用します。

• 長期的なネットワークの信頼性を確保するために、信号損失が標準制限を超えるケーブル（例：3 dB 以上）は交換してください。

6. 避けるべきよくあるテストの間違い

テストの精度を損なう一般的な間違いは次のとおりです。

• 高 EMI 環境でのシールド検証を省略します。

• PROFINET 認定機器ではなく、消費者向けグレードのテスターに​​依存します。

• 製造元のインストールガイドラインを無視します。

• 実際の負荷状態でのケーブルのテストができず、動作中にのみ発生するパフォーマンスの問題を検出できません。

7. 長期信頼性に関する推奨事項

• すべての新規インストールには、Cat6 以上の定格の PROFINET ケーブルを使用します。

• 定期的なケーブルテストによる予防保守計画を確立し、劣化を早期に検出します。

• 過酷な環境や要求の厳しい環境には、LSZH または PUR ジャケット ケーブルを選択してください。

• 時間の経過とともに電気性能を低下させる微小な亀裂を防ぐために、過度の曲げや機械的ストレスを避け、ケーブルを適切に保管および取り扱ってください。

8. PROFINETケーブルテストに関するよくある質問

Q1: PROFINET ケーブルはどのくらいの頻度でテストする必要がありますか?
A: 設置時および予防保守の一環として 12 ～ 18 か月ごとにテストを実施します。

Q2: 標準イーサネット テスターを PROFINET ケーブルに使用できますか?
A: 基本的なテストは実行できますが、完全な信頼性を得るには PROFINET 認定テスターの使用が推奨されます。

Q3: PROFINET でサポートされる最大ケーブル長はどれくらいですか?
A: 銅ケーブルの場合はセグメントあたり 100 メートルですが、光ファイバー PROFINET の場合はさらに遠くまで延長できます。

Q4: シールドが効果的かどうかをどのように確認できますか?
A: シールドの導通と接地のテストを実行します。

Q5: 屋外の PROFINET ケーブルのテストは異なりますか?
A: はい。電気試験に加え、耐紫外線性、耐熱性、防湿性も評価します。