开始的工业革命标志着从运用人力和畜力来制作向运用以水和蒸汽为动力的机器来制作的改变。可以将电力运用到大规模的商品出产这一创造，成果了第2次工业革命。第三次工业革命是运用计算机完成自动化出产过程的成果。第四次工业革命标志着从“哑巴”机器(装配线、独立的自动化喷漆机和电焊机等)到经过集成传感器和处理器—更重要的是，经过将它们衔接在一同并经过工业物联网(IIoT)衔接到操作中心而使之变得更智能和可自我装备的机器的改变。
第四次工业革命有时被称为工业4.0，它的方针是使出产愈加高效、更具本钱效益和更灵敏，而且可以在更短时间内为客户供给更好的产品。
可是，IIoT为工厂自动化体系带来的更多的衔接功能，也使得这些体系特别简单遭受来自各种要挟的电气损坏。这些要挟包含经过数据和电源衔接(工业以太网、PoE、CAN总线、RS-485、Profibus/现场总线等)传导的静电放电(ESD)、电快速瞬变脉冲群(EFT)、电缆放电事情(CDE)、雷电感应浪涌以及当大型电机发动或封闭时产生的体系感应电压瞬变等。
工业环境中规划和安置自动化体系的工程师需求了解恰当的电路维护解决计划，如TVS二极管、TVS二极管阵列、气体放电管和SIDACtor维护晶闸管，以协助削减(或消除)所触及的危险。
本文概述了适用于各种工业自动化运用的电路维护解决计划，以及它们为保证未来工厂开展所需体系牢靠性所供给的优势。
工业以太网
工业以太网(IE)将规范的以太网协议与坚固耐用的衔接器和高温开关结合起来。工业运用中所用元器件有必要可以接受极点的温度、湿度和振荡—远远超越了在典型工作环境中设备的设备的参数规模。
工业以太网网络有必要与当时和传统的体系交互操作，且有必要供给可猜测的功能和可维护性。除了物理兼容性和初级传输协议之外，实践的工业以太网体系还有必要供给更高等级的OSI模型的互操作性。关于来自厂外的侵略和厂内不小心或未经授权的运用，工业网络都有必要供给满意的安全性。
图1显现了一种适合在工厂自动化环境中运用的针对雷电感应瞬态、ESD、EFT、CDE和电源毛病的室内长途数据线(非PoE)维护办法。
图1：一种针对雷电、ESD、EFT、CDE和电源毛病的室内长途以太网数据线维护办法。所示的四条数据线(T x±和Rx±)被维护，可免受修建物内部雷电瞬态电压的影响。LC03 TVS二极管阵列将大部分能量从变压器转移开，可是经过变压器互绕电容耦合的任何共模能量都经过SP3051 TVS二极管转移到GND。该元件可以衔接到变压器PHY侧的地，由于变压器自身满意IEEE 802.3的阻隔要求。
一些工业以太网电路维护运用提出了更大的应战，例如在具有设备和电缆安置在户外的多栋修建的设备中。图2所示的是在触及频频电暴的环境中，为这些运用而优化的电路维护计划。
图2：关于简单遭受超越当今硅技能约束的严峻等级的雷电感应瞬态的运用，一般主张运用气体放电管(GDT)来维护变压器。GDT在数据对(而不是GND)之间衔接，以契合IEEE 802.3规范的要求。如图所示，除了十分强壮的维护元件(如两个LC03系列的TVS二极管阵列)，在这儿还额外运用了SL0902A90SM GDT，以按捺PHY的允通能量。F1-F4 TeleLink保险丝供给了针对电源毛病的过流维护。
以太网供电
以太网供电(PoE)指的是将电力与以太网电缆上的数据一同传输的几种规范化或专用体系中的任何一种。它完成了选用单条电缆向各种设备(如IP监控摄像机)一起供给数据衔接和电力。
与相同经过数据电缆为设备供电的USB总线不同，PoE可以延伸电缆长度。电力传输可以在与传输数据相同的导线或同一电缆中的专用导线上完成。
在PoE计划中，接纳电力的设备称为客户端设备或受电设备(PD)，供电的设备是送电设备(PSE)。“形式A”电源经过10BaseT或100BaseTX接口的“有源”数据对供给。“形式B”电源被施加在10BaseT和100BaseT接口的未运用线对上。关于1000BaseT和10GbE运用，一切线对被用于数据传输，因而没有“备用对”。图3对PoE受电设备和电源设备的电路维护解决计划进行了阐明。
图3：这儿，正确额外的变压器和电源为IEEE 802.3合规性供给了所需的阻隔。关于PSE，在供给电源的特定对上运用了TVS二极管。图中所示的是用于高露出电缆和设备设备的1500W版别。关于雷电露出不高的短电缆或设备，可以运用功率更低的600W或400W元件。为了维护PD，两个线对均需求进行维护，由于无法提早知道是哪一对供给电力。TVS二极管应根据预期的浪涌露出水平进行挑选。
CAN总线(DeviceNet)
工业以太网和PoE远不是工厂自动化体系和谐所依靠的仅有通讯总线。CAN(操控器局域网)总线规范使微操控器和设备在没有主计算机的运用中可以进行互相通讯。尽管速度不如以太网快，但CAN总线却十分稳健，可以在比以太网更远的间隔上完成牢靠的数据传输。这使得它成为需求通讯指令或从互相相隔必定间隔的独自设备回来数据的运用的很好挑选。图4显现的是典型CAN总线运用的示例。Device-Net网络是以CAN总线技能为根底的。
图4：SM24CANB系列TVS二极管阵列旨在维护CAN总线和DeviceNet线路免受ESD、EFT和浪涌瞬态的损坏。它十分适合于较长的电缆或有必要接近电源电缆布设的线缆。
RS-485(Profibus、FieldBus)
与CAN总线相同，RS-485十分稳健，为工业用户供给了在较长间隔内传输数据而不会衰减的才能，可是却比CAN总线更快。在工业环境中，它一般用于照明操控、安防摄像机和火灾探测体系。
图5针对简单遭受ESD或由雷电感应引起的低电平瞬态浪涌的RS-485端口给出了一种电路维护解决计划。图6展现了一种更高等级的维护计划。
图5：SM712系列TVS二极管阵列为RS-485端口针对低电平电气要挟供给了一种解决计划。
图6：在高露出环境中的RS-485总线的电路维护暗示图中，上图相似“Z”字形的符号可代表多种过压维护解决计划，包含Q2L系列SIDACtor维护晶闸管(图7)。
图7：小外形尺寸、小电路板占用空间的维护晶闸管(如Q2L系列SIDACtor)旨在维护高密度宽带设备免受破坏性过压瞬态的损坏。
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