【成功案例】具有超强抗干扰能力的Cat.7卷装线缆用于半导体设备，保证了EtherCAT总线网络通讯的稳定性

时间： 2019-05-16 来源：世强

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RJ45连接器,Cat.7卷装线缆,IE-7CC4×2×AWG26/7-PUR,IE-P70

在笔者参与设计某一涂胶显影半导体设备的项目中，其工艺之一是需要对晶圆进行加热，而晶圆加热系统中使用欧姆龙提供的温度均一控制技术，使用的电气控制元件主要有欧姆龙的NJ系列主站PLC以及ECC201从站，每个产品上均配置有RJ45插座，它们之间采用EtherCAT网络进行总线通讯，设备中布置有多个独立承载晶圆的盘体，每个盘体装有PT1000温度传感器以及加热电阻，每个盘体均设置有ECC201从站，ECC201配置的温度模块接收PT1000的温度反馈，通过配置的数字量输出模块控制固态继电器的线圈，进而来控制加热电阻的上电或失电，每个盘体可独立进行加热，所有盘体的统一由主站PLC进行温度均一控制。主站PLC与各个从站通过网线实现菊花链形式的联接。

以前的设备普遍做法是事先确定好各个EtherCAT网络节点之间的距离，统一定制成品网线，但由于该项目时间比较仓促，布线路径无法确定，网线长度无法确定，因此没有定制成品网线，而是采用散装网线和RJ45连接器进行自制，装配时根据现场实际布线，确定线缆长度。

欧姆龙官网上查询可知，网线建议使用类别5或更高等级的双屏蔽（编织网+铝箔）直连式STP （屏蔽双绞线）电缆作为EtherCAT通讯电缆，再加上设备本身内部电气器件众多以及现场设备之间布置紧凑，EtherCAT通讯电缆周围电磁环境相当复杂，因此本项目中必须选用抗电磁干扰能力强、通讯可靠的线缆作为通讯网线。配置图详见图1，可见主站PLC先与节点1从站进行联接，各个从站采用级联的方式进行联接的，图1左侧可以看见每个从站所配置的温度模块和数字量输出模块。

图1 主站PLC与各个从站配置图

魏德米勒作为工业联接和网络产品的领先供应商，为以太网通信提供各种高品质的有源和无源器件的综合产品，满足客户的不同的使用要求。魏德米勒可提供有Cat.5或Cat.7的卷装工业线缆，本项目选用是魏德米勒的Cat.7卷装线缆——IE-7CC4×2×AWG26/7-PUR，作为EtherCAT总线通讯的以太网网线，远远高于欧姆龙所要求网线的类别。该线缆具有4对屏蔽双绞线，外层材料采用了在耐磨、抗油等方面性能极佳的PUR材质，屏蔽类型为双重屏蔽双绞线（S/FTP），即每对都有一个金属箔屏蔽层，然后8根芯线外还有一个金属编织丝网屏蔽层，具有超强的抗电磁干扰能力。外观如图1和图2所示。

图2 线缆内部结构示意图

图3 线缆实物图

该IE-7CC4×2×AWG26/7-PUR线缆护套直径范围6.2mm—6.6mm，每单芯线规格为AWG26。至此，线缆确定后，接下来就需要确定两端的RJ45连接器，整个通讯网线的抗干扰能力等性能除了线缆本身，还与两端连接器以及制作工艺有关。本项目中选用的是魏德米勒具有Cat.6A/EA 级RJ45连接器IE-P70，其防护等级IP20，可联接导线截面积范围为AWG27—AWG24，适合导线外层直径为6.2mm—7.1mm，并具有预防扭结功能，可与IE-7CC4×2×AWG26/7-PUR线缆完美配合使用。IE-P70连接器采用360º全屏蔽，同样具有优异的抗电磁干扰能力。特别注意的是，该RJ45连接器需要使用魏德米勒专用的压接钳进行压接。

图4 IE-7CC4×2×AWG26/7-PUR实际应用图

图5 RJ45连接器IE-P70外观图

IE-7CC4×2×AWG26/7-PUR线缆工作温度为-40—80℃，而IE-P70连接器工作温度为-40—70℃，两者均具有较宽的工作温度，可应用在多种温度环境中。本项目，由于设备放在恒温恒湿的洁净间，常年温度保持在23℃上下，因此对工作温度要求不高。本项目最为看重的还是网线通讯的可靠性，而 IE-7CC4×2×AWG26/7-PUR线缆凭借着双重屏蔽内部构造，在传输速度、传输频率、带宽、抗干扰等方面均具有突出的优势，保证了PLC与各个ECC201从站系统通讯质量的稳定性。

之前有些设备采用的是Cat.5的网线，通过在欧姆龙NJ系列PLC编程软件中监测网络通讯质量，有时会出现发送总帧数与接收总帧数不一致或帧超时等现象。而该项目中，通过在PLC软件中多次监测，从未出现发送与接收总帧数不一致或帧接收超时现象，EtherCAT总线通讯质量良好。

图6 软件诊断/统计信息

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小智ted Lv7. 资深专家 2019-12-12

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枫丹白露 Lv7. 资深专家 2019-11-08

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九州同路人 Lv8. 研究员 2019-08-19

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2018-11-24 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

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型号- IE-PS-V01M-2LC-SM,IE-CR-IP20-RJ45-FH-GY,IE-OM-V04P-K21-2L,1206740000,8947020000,IE-C5ES8UG0050B41B41-E,IE-C5DB4WE0040MCSA20-E,8876450010,1271250000,IE-OM-V04P-K21-2R,8813350000,IE-OM-V04P-K21-2S,IE-XM-RJ45-IP67,IE-C5IT4UG0050B2EB2E-X,IE-FM5Z2VO0005MST0ST0X,8813270000,SM-H 27/18 SW,IE-BI-USB-3.0-A,IE-C5DB4RE0015MCSXXX-X,8813190000,IE-BP-VAPP,IE-C6FP8LG0020M40M40-G,IE-PS-RJ45-FH-BK-P,IE-C6FP8LD0020M40M40-D,1251590200,VT SF 5/21 NE WS V0,VT SF 6/21 NE WS V0,KOHS 19,1010850015,IE-FC-SP-1ST/1D9/1D25,1318011800,8946920000,IE-PIC-HYB-S-0,75-300,9013960000,8955490000,IE-C6FP8LE0020M40M40-E,IE-PS-RJ45-FH-BK-B,IE-PS-SCD-MM,IE-PS-RJ45-FH-BK-A,8876380050,IE-C6FP8LY0020M40M40-Y,IE-BI-LCD-SM-C,IE-CR-IP20-RJ45-FH-GN,IE-PH-V04P-BP,SAIBM-4/8S-M12 4P 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