Installera ett NMEA 2000®-nätverk

Ett NMEA 2000®-nätverk består av sammanlänkade NMEA 2000®-enheter som använder plug-and-play-kablar och kontakter. Detta är en kort beskrivning av hur du sätter upp ett NMEA 2000®-nätverk genom fem grundläggande steg:

1. Grundläggande om nätets uppbyggnad, kablage och kontakter
2. Installera terminatorer
3. Strömförsörjning
4. Jordning av nätverket
5. Kontroll av nätverket

Observera att denna installationsguide innehåller en kort beskrivning av de grundläggande begreppen vid installation av ett NMEA 2000®-nätverk och Maretron föreslår att du konsultera en utbildad professionell för installationer. Du kan läsa mer om hur du installerar NMEA 2000®-nätverk genom att kontakta National Marine Electronics Association (NMEA) vid www.nmea.org och med följande dokument:

• NMEA 2000® Standard for Serial-Data Networking of Marine Electronic Devices
• NMEA Installation Standards

1. Grundläggande om nätets uppbyggnad, kablage och kontakter

1.1 Nätverksbegrepp

NMEA 2000® kabelsystem använder en stamkabel (backbone eller trunk line) och droppkablar (drop line) som visas i figur 1.

NMEA 2000® kabelsystem omfattar fem ledningar i en enda vattentät kabel: två signalledningar, ström, jord och en urladdningssköld. Urladdningsledningen skyddar signalen, ström och jordledningar från externa radiofrekvensstörningar (RFI) och minskar RFI utsläpp från kabeln. Du kan ansluta enheter med en av tre kabelalternativ:

Heavy (Mini) - Denna används vanligen som stamkabel i stora nät på grund av dess större strömledningsförmåga (8 A) i motsats till Lite-kabeln (4 A). En Heavy (mini) kabel har en yttre diameter i området 0,41 till 0,49". Dess maximala installerade böjradie är 7x kabelns diameter. Du kan också använda denna typ av kabel som dropkabel.

Mid - Denna används ofta för mindre nätverk som antingen stamkabel eller dropkabel. Midkablage och kontakter är klassade till 4 A precis som Lite-kabeln, men strömledarna har större diameter i Mid-kabeln vilket ger mindre spänningsfall jämfört med mikrokabel, speciellt för långa nätverk. Diametern på Mid-kabeln är 0,33".

Lite (Micro) - Denna kabel typ används vanligast som en drokabel som förbinder enheter till stamkabeln med en yttre diameter i intervallet från 0,24 till 0,28". Lite-kabeln har en mindre diameter och är mer flexibelt än mini-kabel med en böjningsradie på 7x kabelns diameter. Mindre nätverk använder denna typ av kabel för både stam- och dropkabel.

Du konstruerar en stamkabel med tvåsocklad kablage som ansluts mellan en T-koppling och en ström-T. Ena änden av sladden har en hankontakt medan den andra änden av sladden har en honkontakt. De är skårade så att de bara kan anslutas till varandra på ett sätt. Som ett alternativ till en tvåsocklad kabel kan du göra din egen stamkabel med bulkkabel (på rulle) och skruvkontakter. Om du väljer att lägga till utrustning senare kan du enkelt koppla ur en sladd från ett T-koppling, lägga till en annan T-kopplin direkt till den befintliga T-kopplingen, återansluta sladden och lägga till den nya komponenten till systemet med en dropkabel. Alternativt kan du klippa stamkabeln, montera två skruvkontakter och sätt i en ny T-koppling. Stamkablar kan också dras i vattentäta skott och ansluts till en vattentät genomföringskontakt för att säkerställa regeln med vattentäta avdelningar.

För att ansluta en enhet till stamkabeln, använder du en T-koppling. Seriekoppling av enheter är inte tillåtet, eftersom det är ett krav att kunna ta bort en komponent från nätverket utan att någon annan enhet påverkas. Detta gör att du kan ta bort en enhet för service medan resten av nätverket fortfarande är i drift. Multi port-T finns också där instrument tenderar att grupperas, runt navigationsplatsen till exempel.

1.2 Maximal kabellängd

Kabelavståndet mellan två punkter (en punkt är en elektrisk produkt eller terminator) får inte överstiga 250 meter (820 fot) för ett system som bygger på Heavy (Mini) eller Mid-kabel, eller 100 meter (328 fot) för ett system som bygger på en Lite (Micro) stamkabel. För de flesta fall bör det maximala avståndet mätas mellan termineringsmotstånden. Men om avståndet från en stamkabels T-kontakt till den enhet som är längst bort är längre än avståndet till termineringsmotståndet (TR), måste du inkludera dropkabelns längd som en del av kabellängden i din maximala kabelberäkning. Figur 2 visar ett exempel där båda 5 meter dropkablar måste ingå i det maximala kabelavståndet eftersom droplängden är längre än avståndet från T-kontakten till termineringen.

1.3 Sammanlagd dropkabellängd

Den sammanlagda dropkabellängden avser summan av alla dropkablar, Heavy, Mid eller Lite-kabel i nätverket. Denna summa kan inte överstiga 78 meter (256 fot). Figur 3 visar ett exempel med fyra T-kontakter och två multiport-T för att ansluta 11 enheter till stamkabeln. Den sammanlagda dropkabellängden är 37 meter (122 fot) och ingen enskild enhet är mer än 6 meter (20 fot) från stamkabeln.

1.4 Maximal dropkabellängd

Den maximala längden på en dropkabel från en stamkabel till en enhet är 6 meter (20 feet).

1.5 Maximum antal enheter

Högst50 fysiska enheter får anslutas till nätverket, och om en kopplas ur ska inga andra enheter störas på nätet.

1.6 NMEA 2000® kablage

Havy (Mini), Mid och Lite (Micro) kablar har fem ledningar: ett partvinnat (röd och svart) för 12 V DC, ett partvinnat (blå och vit) för datasignalen samt en bar urladdningsledning. Tabellen visar färg, namn och funktion för varje ledning.

1.7 NMEA 2000® kontakter

Kontakter ansluter kablar till enheter eller andra komponenter i ett NMEA 2000® kabelsystem. Detta gör det möjligt för nätverket att vara helt "plug-and-play". Anslutningar kan göras med kablar som har gjutna kontaktdon eller med skruvkontakter.

2. Installera terminatorer

Termineringsmotstånd är fäst vid varje ände av stamkabeln för att minska reflektioner av kommunikationssignalema på nätverket. Om du inte använder termineringsmotstånd som beskrivs, kommer nätverket inte att fungera ordentligt. Termineringsmotstånde är normalt ansluttn direkt till den sista T-kontakten på stamkabeln även om de kan vara anslutna till en sladd som sträcker sig från den sista T-kontakten på en stamkabel. Inlineterminatorer är också tillgängliga och de används för att avsluta nätverket vid den sista produkten utan en T-kontakt.

3. Strömförsörjning

Ett NMEA 2000®-nätverk kan matas med ström från en eller flera punkter anslutet till fartygets 12 volts batteri, eller en eller flera isolerade nätaggregat fördelade längs nätet, men inte en kombination av batteri och nätagggregat. För den här installationsguiden kommer vi att fokusera på att strömkällan är ett enpunktsanslutning till fartygets batteri. Överspänningsskydd bör monteras och vara dimensionerade enligt ABYC E-11, AC-och DC ELECTRICAL SYSTEMS ON BOATS, med hänsyn till den minsta ledningsarealen på kabeln som används för stamkablen och dropkabeln. NET-S-kabeln är ansluten till den positiva sidan av batteriet medan NET-C är ansluten till den negativa sidan av batteriet.

3.1 Heavy (Mini) strömförsörjning

Ström matas till en Heavy stamkabel via en Powertap som visas i figur 4. Observera att Heavyströmkabeln inte har en skyddstråd då denna anslutning görs till skruvplinten på Powertap i stället.

3.2 Heavy (Mini) strömkapacitet

Även om Heavy (Mini)-kabeln är avsedd för 8 A kan kabelsystemet stödja en total belastning på mer än 8 A. Till exempel kan 16 A ström matas till mitten av stammen där 8 Atillförs till båda sidor av ström-T:et. Ström-T:et kan hantera stora laster så länge inte mer än 8 Adras genom en enskild del av stamkabeln. Dock kan kabelresistansen begränsa din användning till mindre än 8 A.

3.3 Lite (Micro)/Mid strömförsörjning

Precis som för Heavy (Mini) matas ström till en Lite/Mid strömkabel med ett ström-T, vilket visas i figur 5.

3.4 Lite (Micro)/Mid strömkapacitet

Micro/Mid cable is rated to 4 amps but like Mini cable, strategic placement of the power source could support higher current. For example, 8 amps of power could be supplied to the middle of the trunk where 4 amps is supplied to both sides of the power tap. It can handle large loads as long as no more than 4 amps is drawn through any single segment of the trunk line. However, cable resistance may limit your application to less than 4 amps

Lite/Mid-kabeln är märkt för 4 A men som Heavy-kabeln kan strategisk placering av strömkällan erbjuda högre ström. Till exempel kan 8 A ström matas till mitten av stammen där 4 A tillförs till båda sidor av ström-T:et. Den kan hantera stora belastningar så länge inte mer än 4 A dras genom ett enda segment av stamkabeln. Dock kan kabelresistansen begränsa din användning till mindre än 4 A.

3.5 Ändmatat nätverk

Ett ändmatat nätverk är vanligt på små båtar med få NMEA 20000-enheter. Figur 6 visar ett ändmatat nätverk.

3.6 Mittmatat nätverk

Ett mittmatat nätverk är vanligt på större fartyg och i ett nätverk där strömmen är ansluten till nätverket på något annat ställe än i änden. Nätverket består av två ben, där varje ben sträcker sig ut från strömförsörjningen. Figur 7 visar ett mittmatat nätverk.

3.7 Maximalt spänningsfall

NMEA 2000®-nätverket är designat för att fungera så länge det inte är mer än en 1,5 V skillnad i matningsspänningen mellan två enheter i nätverket. Därför bör du utföra en uppskattning av spänningsfallet över ett nätverk med hjälp av följande ekvation:

Spänningsfallet = 0.1 x nätverkslasten x nätverkslängden x kabelresistansen/100

Där:

• Nätverkslasten är summan av alla enheters strömförbrukning i LEN (se enhetens skylt)
• Netvärkslängden är i meter
• Kabelresistansen är i ohms/100 meters

Ett uppskattat spänningsfall som är mindre än 1,5 V i hela nätverket kräver ingen ytterligare analys. Likaså om det är mellan 1,5 och 3,0 V krävs ingen ytterligare analys så länge som en mittmatat nät används. Ibland kan det behövas mer noggranna beräkningar av certifierade tekniker.

4. Jordning av nätverket

Ett NMEA 2000® nätverk får bara jordas på ett ställe. Jordning på flera ställen kan leda till jordlopar, vilket kan orsaka problem med kommunikationen på ett nätverk. I tillägg till jordledningen, anslut skyddsledningen där jordning görs, ingen annanstans.

5. Kontroll av nätverket

Verifiera att nätverket har blivit korrekt designat och installerat genom att använda den här checklistan:

• Antal enheter på nätet överstiger inte 50
• Avståndet mellan två enheter på en Heavy stamkabel överstiger inte 250 meter (820 fot)
• Avståndet mellan två enheter på en Lite/Mid stamkabel överstiger inte 100 meter (328 feet)
• Maximal sammanlängd dropkabellängd överstiger inte 78 meter (256 fot)
• Ingen dropkabel är längre än 6 meter (20 fot)
• Terminatorer är installerade i båda ändarna av stamkabeln.
• Nätverket är jordad på ett ställe
• Skyddsledningen är ansluten på samma ställe som jord.

Om du har problem med nätverket kontrollera de här vanliga problemen:

• Mer eller mindre än två terminatorer
• Lösa kontakter, kontrollera att alla kontakter är åtdragna
• Stamkabeln är för lång, särskilt vid Lite-kablar
• Dropkabelar är för långa
• Felaktig jord- och skyddsanslutning till strömförsörjningen
• Glapp i skruvkontakter
• Beräkning för strömförsörjning har inte gjorts korrekt när man lagt till enheter
• Strömförsörjning har inte beräknats efter maximal strömförbrukning

För att försäkra en korrekt installation och konfiguration av ett NMEA 2000®-nätverk, är det en bra idé att ha en N2KMeter. En N2KMeter förenklar nätverksdiagnostik och kan upptäcka många feltillstånd inklusive:

• Glappkontakt och kortslutning
• Felaktig design
• Felaktiga noder (enheter)
• Felaktig terminering
• Problem med skyddsjord
• Intermittenta problem
• Problem med hastigheten
• Vanliga spänningsfel
• Öppna/slutna anslutningar

NMEA 2000 certifieringsutbildningar

Vi är en NMEA-certifierad utbildare och genomför utbildningar regelbundet för branschen.