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いまさら聞ける、産業用イーサネットケーブル&コネクターの基礎知識産業オープンネット展2026(2/2 ページ)

本稿では、「産業オープンネット展2026」の特別企画として行われた「産業用イーサネット・ケーブルとコネクタの選び方と使い方」に関連した、日本テレガートナー 代表取締役 柴田亨氏によるセミナーの模様を抜粋して紹介する。

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ケーブルのシールド構造とノイズ対策

 通信速度が上がるにつれて、ケーブル内部の芯線を保護するシールドの要件も厳しくなっていく。

 広く使用されているのがU/UTPだ。/の前に付くアルファベットはケーブル全体に対するシールドの構成を表し、/の後に付くアルファベットは各対に対するシールドの構成を示している。U/UTPはケーブル全体(/の前)がUnshielded(シールドなし)、各ペア線(/の後ろ)もUnshielded(シールドなし)のTwisted Pair(ツイストペア線)であることを示しており、コストは抑えられるがノイズが多い環境での使用は推奨されない。

 一般的なシールドケーブルのF/UTP(FはFoil Shielded)は、EMC対策としてアルミ箔で4ペア線を一括して遮蔽(しゃへい)している一重シールドケーブルとなる。

ケーブルのシールドの種類(U/UTPとF/UTP)の説明
ケーブルのシールドの種類(U/UTPとF/UTP)の説明[クリックで拡大]出所:産業オープンネット展準備委員会

 SF/UTP(SはScreened)は、アルミ箔および網目状の編組線で一括して遮蔽している二重シールドケーブルとなる。F/UTPよりEMC対策に優れており、産業用ネットワークの中では2重シールドが推奨されることもある。

 S/FTPは編組線で一括して遮蔽されており、なおかつアルミ箔で各ペア線を遮蔽している。各ペア線間のノイズ干渉を防ぐ効果もあり、最もEMC対策に優れている。カテゴリー7以上では必須の要件になっており、10Gbps以上の大容量伝送で使用されることが多い。U/FTPも存在はするが、流通量が少ないという。

ケーブルのシールドの種類(SF/UTPとS/FTP)の説明
ケーブルのシールドの種類(SF/UTPとS/FTP)の説明[クリックで拡大]出所:産業オープンネット展準備委員会

ケーブルの芯線の種類と環境指標MICE規格

 ケーブルの導線には1本の太い銅線からなる単線細い線を束ねた撚線の2種類がある。

 単線の方が通信品質が良く、通信距離も長く取れる場合があるが、撚線に比べて固く、振動に強くないため固定した状態で使われる傾向がある。

 撚線は比較的振動に強く、機器同士をつなぐパッチコードやロボットのアームのような動きが激しいアプリケーションに使われる。

 注意点としては、一部兼用可能なものもあるが単線と撚線ではコネクターが異なり、撚線の中でも撚線の本数によってコネクターは違ってくるため、ケーブルだけではなくコネクターも正しく組み合わせて設計していくことが重要になる。

ケーブルの単線と撚線の説明
ケーブルの単線と撚線の説明[クリックで拡大]出所:産業オープンネット展準備委員会

 MICE規格は、設置環境の過酷さを数値で表す国際指標だ。MはMechanical:衝撃や振動など機械的な脅威、IはIngress:水や油、異物などの侵入の脅威、CはClimatic and Chemical:周囲の温度変化やガス、薬品などの脅威、EはElectromagnetic:ノイズの脅威を表している。

 M、I、C、Eのそれぞれに1〜3のレベルがあり、数字が大きくなるほど設置環境は過酷になる。コネクター、ケーブルも環境に応じた適切なものを選ぶ必要がある。

MICEの電磁的等級(E)に関する説明
MICEの電磁的等級(E)に関する説明[クリックで拡大]出所:産業オープンネット展準備委員会

用途や環境に合わせて多様化するコネクター

 コネクターにはたくさんの種類があり、独自のイーサネットコネクターを使用しているメーカーもある。

 ただ、大部分は四角いRJ45コネクターまたは丸型のM12コネクターになる。RJ45は屋内や制御盤内などで使用され、M12コネクターは防塵防水性や耐振動性が求められる環境で使われる。ノイズ対策としてシールド性能が求められる場合は、コネクターの材質やシールド接続構造を考慮する必要がある。

 近年は通常の4ペア8心を1ペア2心にしたSPE(Single Pair Ethernet)やプロセス製造業で使われるAPL(Advanced Physical Layer)も登場している。

コネクターの種類
コネクターの種類[クリックで拡大]出所:産業オープンネット展準備委員会

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