Technologia Single Pair Ethernet (SPE) zyskała popularność dzięki umożliwieniu komunikacji w samochodach, ale teraz jest wykorzystywana do rozszerzenia komunikacji przemysłowego Ethernetu na urządzenia polowe na hali produkcyjnej.
Podczas gdy standardowy Ethernet używa dwóch lub czterech par przewodów, SPE używa jednej skręconej pary przewodów.
Wczesne projekty SPE, takie jak IEEE 802.3bw dla 100 Mb/s (opublikowane w 2015 roku) i IEEE 802.3bp dla 1 Gb/s (opublikowane w 2016 roku), były skierowane na przemysł motoryzacyjny i jego potrzeby w zakresie oszczędności miejsca, lekkości i opłacalności okablowania Ethernetowego do przesyłania danych z bezprzewodowych sieci czujników w nowych pojazdach.
Ostatnie projekty standaryzacyjne Single Pair Ethernet koncentrują się na wymaganiach przemysłowych, ale inne sektory przemysłowe mają różne wymagania.
Powolny, ale stały postęp SPE Chociaż IEEE 802.3bp został wydany w 2016 roku i obejmował segment o zasięgu do 40m, aby wspierać branże inne niż motoryzacyjna, takie jak produkcja dyskretna i inne rodzaje transportu, producenci chipów nadal koncentrowali swoje wysiłki na przemyśle motoryzacyjnym, ponieważ tam było największe zapotrzebowanie.
Środowiska przemysłowe mogło nie były wtedy priorytetem dla SPE, ale postęp nadal trwał.
Na przykład IEEE 802.3cg dla 10 Mb/s został opublikowany w 2019 roku, zawierając ekranowany segment 1000 m (10BASE-T1L) dla przemysłu procesowego. (Zawierał również nieekranowany segment 15 m dla motoryzacji [10BASE-T1S].)
Definiując dwa poziomy sygnału, 10BASE-T1L umożliwia używanie Ethernetu w potencjalnie wybuchowych atmosferach, tworząc odpowiednią bazę dla Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet-APL), który został opracowany w 2021 roku specjalnie dla wymagań przemysłu procesowego.
Kombinacja długości segmentu 1000 m i przepustowości 10 Mb/s, plus schemat zasilania poprzez linię danych zdefiniowany przez Ethernet-APL, łączy odległość między instrumentami (na przykład między czujnikami a punktem agregacji lub sterownią), jednocześnie przesyłając dane z wyższą przepustowością niż tradycyjne fieldbusy. Umożliwia to takie funkcje, jak predykcyjne utrzymanie ruchu.
Trwający projekt IEEE 802.3dg 100 Mb/s, który ma być ukończony w 2025 roku, również jest napędzany aplikacjami spoza motoryzacji. Dla przemysłu procesowego, na przykład, segment 500 m z 100 Mb/s jest dobrym uzupełnieniem dla 10BASE-T1L dla instrumentów wymagających dużej przepustowości.
Dla produkcji dyskretnej, która tradycyjnie koncentruje się na 100 Mb/s, segment 100 m byłby wystarczający, aby stanowić alternatywę dla istniejących rozwiązań Ethernetu wieloparowego.
Jak różnią się wymagania sieciowe dla automatyzacji przemysłowej Oprócz różnych zasięgów, wymagania przemysłu procesowego i transportowego różnią się również pod względem dopuszczalnej latencji.
Latencja musi być niska, zwłaszcza dla aplikacji kontroli ruchu w produkcji dyskretnej. Wymóg ten ma wpływ na kluczową specyfikację w IEEE 802.3dg dotyczącą tego, czy FEC (korekcja błędów naprzód) może być dostarczona, aby osiągnąć wymaganą stopę błędów bitowych określoną dla 10BASE-T1L.
FEC jest konieczny dla automatyzacji procesów, ponieważ wystarczająca jakość transmisji nie może być zagwarantowana na odległość 500 m ze względu na zakłócenia elektromagnetyczne. Ponieważ jednak zwiększa latencję, powinien być unikany w produkcji dyskretnej. Jest to możliwe poprzez zmniejszenie odległości do 100 m i wybór odpowiedniej metody kodowania.
Czy FEC zostanie określony jako opcjonalna funkcja, czy też będą dwie definicje segmentów, nie jest jeszcze znane. Pewne jest jednak zróżnicowanie według sektorów.
SPE w przemyśle procesowym Ethernet-APL umożliwia rozwój i dostęp rynkowy urządzeń końcowych – od instrumentów po przełączniki. Wymagania dotyczące kabli są określone dla nowego i istniejącego okablowania za pomocą IEC 61156, z średnicami od 26 AWG do 14 AWG. Kable o średnicach między 18 AWG a 14 AWG są głównie przeznaczone do implementacji magistrali (łączącej przełączniki polowe APL z przełącznikami zasilania APL).
Ethernet-APL zawiera również specyfikacje dla złączy oraz zacisków śrubowych i zaciskowych. Odpowiednie specyfikacje mogą być przyjęte lub dostosowane do segmentu 100 Mb/s z IEEE 802.3dg.
SPE w produkcji hybrydowej Ethernet-APL łączy wymagania komunikacyjne przemysłu procesowego z wyzwaniami stawianymi przez potencjalnie wybuchowe środowiska.
W środowiskach niewybuchowych, takich jak produkcja żywności i napojów, nie mają zastosowania wymagania dotyczące bezpieczeństwa wewnętrznego. W związku z tym PoDL (Power over Data Line) w formie określonej przez IEEE 802.3cg (znanej również jako SPoE, czyli Single Pair Power over Ethernet) może być używane.
W zależności od zużycia energii przez podłączone urządzenie i klasy SPoE, wymagane są średnice przewodów do 16 AWG dla większych odległości.
SPoE, zgodnie z IEEE 802.3cg, ma bezpośrednie zastosowanie do segmentu 100 Mb/s z IEEE 802.3dg ze względu na odniesienie do maksymalnych oporności pętli.
SPE w produkcji dyskretnej Do podłączania czujników i siłowników segment 10 Mb/s z IEEE 802.3cg stanowi alternatywę dla IO-Link.
To od Ciebie zależy, która opcja jest najlepsza dla Twojej aplikacji, na podstawie porównania zalet SPE (zakres Ethernet do czujnika, przepustowość itp.) i IO-Link (nieekranowane kable, niższe koszty zakupu itp.).
Z segmentem 100 Mb/s z IEEE 802.3dg, zakładając realizację akceptowalnej latencji, SPE stanowi alternatywę dla Ethernetu wieloparowego w przemysłowym Ethernecie.
Wprowadzanie SPE do środowisk przemysłowych Belden pomaga włączać środowiska przemysłowe do Single Pair Ethernet, aby zakłady mogły korzystać z zalet automatyzacji, które oferuje.
Nasze portfolio SPE optymalizuje połączenia Ethernetowe w operacjach przemysłowych. W miarę jak SPE nadal przenika rynek i zyskuje na znaczeniu, będziemy nadal informować Cię na bieżąco.