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單對以太網(wǎng)技術(shù)助力現(xiàn)代通信基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展

貿(mào)澤電子 ? 來源:貿(mào)澤電子 ? 2025-02-26 14:19 ? 次閱讀
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單對以太網(wǎng)(SPE)技術(shù)為現(xiàn)代通信基礎(chǔ)設(shè)施帶來了真正的附加價值。Phoenix Contact憑借在SPE領(lǐng)域的全面產(chǎn)品組合,提供技術(shù)解決方案和跨行業(yè)專業(yè)知識。

與傳統(tǒng)以太網(wǎng)解決方案相比,SPE僅需一對線纜即可同時傳輸數(shù)據(jù)和電力,而傳統(tǒng)以太網(wǎng)通常需要兩對甚至四對線纜。該技術(shù)可在遠至1,000米距離內(nèi)提供10Mbps傳輸速率,或在40米范圍內(nèi)實現(xiàn)高達1Gbps的速率,能夠滿足包括智能測量變送器和攝像系統(tǒng)等對傳感器聯(lián)網(wǎng)要求非常高的應(yīng)用。因此,SPE適用于許多過去受制于數(shù)據(jù)速率、通信距離和通信流暢度的應(yīng)用場景。

連接距離可達1,000米

傳統(tǒng)以太網(wǎng)解決方案的一大局限是點對點連接的極限距離僅為100米,因而生產(chǎn)線和傳送帶等工業(yè)系統(tǒng)必須安裝額外的中繼器或交換機來延長傳輸距離。這不僅增加了潛在故障點,還帶來了額外的維護成本。而SPE技術(shù)僅使用一根電纜,即可在長達1,000米的距離上以10Mbps的速率傳輸數(shù)據(jù),而且還可以選用數(shù)據(jù)線供電(PoDL)技術(shù)。因此,SPE解決方案未來有望取代特定的現(xiàn)場總線技術(shù)。

此外,SPE還適用于構(gòu)建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

憑借10Mbps到1Gbps的傳輸速率,SPE可以實現(xiàn)多種應(yīng)用。目前,IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)化組織正在討論具有擴展性能框架的SPE標(biāo)準(zhǔn),以實現(xiàn)短距離(15米內(nèi))不低于10Gbps的數(shù)據(jù)速率,以及在長至500米的距離內(nèi)實現(xiàn)100Mbps的數(shù)據(jù)速率。這些新標(biāo)準(zhǔn)將進一步拓展SPE的應(yīng)用場景。

流暢且安全的數(shù)據(jù)通信

在傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)中,通常存在以太網(wǎng)與多個現(xiàn)場總線系統(tǒng)并存的情況。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)的發(fā)展,以及更高效的通信系統(tǒng)逐漸取代現(xiàn)場總線,這些傳統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)正在逐步淘汰。在各種需要傳感器和/或網(wǎng)絡(luò)之間流暢通信的應(yīng)用領(lǐng)域中,都可以觀察到類似的轉(zhuǎn)變。對這些應(yīng)用而言,流暢、安全的數(shù)據(jù)連接至關(guān)重要。

經(jīng)濟高效的工廠自動化

當(dāng)前,一個普通的工廠每天會產(chǎn)生約1TB數(shù)據(jù),并且這一數(shù)據(jù)量仍在持續(xù)增長。實現(xiàn)持續(xù)通信對于有效地評估這些數(shù)據(jù)至關(guān)重要。SPE可確保從傳感器到云端的持續(xù)網(wǎng)絡(luò)連接。此外,隨著工業(yè)應(yīng)用中傳感器和智能終端設(shè)備數(shù)量的增加,SPE提供了簡單、安全、緊湊且經(jīng)濟高效的布線解決方案。與目前常見的總線與以太網(wǎng)組件組合方案相比,未來基于SPE解決方案的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將顯著降低成本。

SPE與機器人:節(jié)省空間,提升性能

SPE在自主和協(xié)作機器人應(yīng)用中具備諸多優(yōu)勢。它的數(shù)據(jù)傳輸速率高于傳統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng),使機器人與控制器之間能夠以更高的采樣率和更大的數(shù)據(jù)量進行通信。此外,SPE能夠簡化布線,僅需一條電纜即可同時傳輸數(shù)據(jù)和電力。未來,為滿足超出PoDL標(biāo)準(zhǔn)的高功率需求,還將推出混合SPE解決方案,將數(shù)據(jù)和電源觸點集成在一個連接器中。使用較少的電纜和連接,可以減少疲勞損壞風(fēng)險、加速故障排除,并簡化維護工作。此外,SPE電纜的彎曲半徑更小,因而這項技術(shù)還能大幅優(yōu)化機器人系統(tǒng)的設(shè)計。

SPE在過程自動化中的應(yīng)用

在石油和天然氣等領(lǐng)域的過程自動化中,生產(chǎn)設(shè)施通常占地廣闊,里面還有巨大的建筑或儲罐。對許多企業(yè)而言,實現(xiàn)全球設(shè)施的全面狀態(tài)監(jiān)控和遠程控制、確保從傳感器到云端或ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流一致,是一件至關(guān)重要的事情。SPE可以提供無需信號調(diào)制設(shè)備或網(wǎng)關(guān)的高效網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),結(jié)合PoDL技術(shù)還可在這些應(yīng)用中實現(xiàn)數(shù)據(jù)和電力同時傳輸。

適用于防爆區(qū)域的APL技術(shù)

針對防爆區(qū)域(0區(qū)、1區(qū)和2區(qū))對數(shù)據(jù)和電力傳輸?shù)母咭?,高級物理層(APL)這一單獨的SPE標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運而生,用于過程工業(yè)等領(lǐng)域。APL結(jié)合了IEEE 802.3cg的10BASE-T1L標(biāo)準(zhǔn)與IEC TS 60079-47,2021-03(2-WISE)標(biāo)準(zhǔn)(2-WISE =雙線本質(zhì)安全以太網(wǎng)),確保將防爆和本質(zhì)安全方法納入考慮。

這項技術(shù)還可以覆蓋長距離傳輸(主線1,000米、支線200米)的需求,并且支持不同制造商設(shè)備和系統(tǒng)間的互操作性,因而能夠獲取并分析大量額外數(shù)據(jù),用于預(yù)測性維護等措施。

APL為石油、天然氣和化工等行業(yè)提供了安全、高效且面向未來的網(wǎng)絡(luò)解決方案,同時具備諸多優(yōu)勢。這項技術(shù)還可利用現(xiàn)有布線和以太網(wǎng)協(xié)議(如EtherNet/IP、HART-IP、OPC UA和PROFINET),經(jīng)濟高效地對現(xiàn)有系統(tǒng)進行現(xiàn)代化升級。

SPE在能源行業(yè)中的優(yōu)勢

SPE還能為可再生能源領(lǐng)域帶來優(yōu)勢。此類能源具有波動性,需要進行智能管理才能加以利用,因而智能數(shù)據(jù)管理尤為重要。無論是風(fēng)力發(fā)電機還是光伏系統(tǒng),都必須隨時測量所產(chǎn)生的能量,并以智能的方式饋入電網(wǎng),同時還必須滿足特殊要求。

例如,現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機從機艙到地面的距離往往超過100米,傳統(tǒng)的銅纜以太網(wǎng)連接無法覆蓋這樣的距離,因而運營商通常會采用光纖或無線方案。在太陽能園區(qū)和電力并網(wǎng)/燃氣系統(tǒng)中,也必須覆蓋100米以上的距離。而SPE則可憑借其遠距離傳輸優(yōu)勢滿足此類需求。

工業(yè)應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)化連接器方案

單對以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化連接器方案現(xiàn)已確定。這是一項期待已久的明確決定,在PROFINET廣泛應(yīng)用的工廠自動化領(lǐng)域更是被視為重要的里程碑。通過為控制柜、現(xiàn)場和混合安裝中的應(yīng)用提供統(tǒng)一的連接器模式,這一連接元器件將為通用SPE標(biāo)準(zhǔn)鋪平道路。SPE連接器系統(tǒng)目前正在考慮納入到國際標(biāo)準(zhǔn)中。這種新一代產(chǎn)品代表著工業(yè)向未來邁出的又一步。

SPE的連接方式:連接器或接線端子

SPE憑借其多功能性,在工業(yè)應(yīng)用和其他眾多領(lǐng)域都能大顯身手。在開發(fā)傳感器等智能終端設(shè)備時,設(shè)備制造商還必須考慮連接技術(shù)。然而,選擇哪種連接技術(shù)往往取決于具體應(yīng)用?,F(xiàn)場設(shè)備通常需要IP防護。除了可以在此類現(xiàn)場設(shè)備中集成IP防護連接器外,還可以選擇使用電纜接頭來達到所需的防護等級。因此,經(jīng)過測試并適用于SPE數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/82/" target="_blank">PCB接線端子也可用于設(shè)備內(nèi)部。這種做法具有多項優(yōu)勢。

一方面,設(shè)備制造商可以根據(jù)需要自由決定小型SPE接線端子在PCB上的位置。

另一方面,廣為人知的螺釘和Push-in連接技術(shù)也為現(xiàn)場安裝人員提供了便利。根據(jù)此類設(shè)備的安裝位置,技術(shù)人員面臨著各種挑戰(zhàn)。SPE電纜的白線和藍線具有清晰的顏色編碼,即使在難以接近或照明條件不理想的環(huán)境中也能直觀明確地分辨,從而避免安裝過程中出錯。

節(jié)省空間的連接技術(shù)

除了安裝具有IP防護現(xiàn)場設(shè)備外,SPE PCB接線端子在IP20環(huán)境(如建筑技術(shù)場景)中也具備其優(yōu)勢。在這些場景中,連接器往往由于空間限制而無法使用,例如在配電箱甚至嵌入式插座中的應(yīng)用。而接線端子恰恰是節(jié)省空間的理想選擇。這些接線端子可以讓嵌入式安裝設(shè)備和DIN導(dǎo)軌設(shè)備直接通過SPE電纜連接,并將它們集成到網(wǎng)絡(luò)中。

結(jié)語

在許多其他領(lǐng)域中,基于IP的單對以太網(wǎng)都可以成為有用的補充或重建解決方案——原則上,所有需要在遠距離和空間有限的情況下進行基于IP的一致通信的應(yīng)用都是如此。Phoenix Contact很早就開始關(guān)注單對以太網(wǎng)的潛力,現(xiàn)已成為集成該項技術(shù)的專業(yè)合作伙伴。這是一項具有巨大潛力的關(guān)鍵技術(shù)。

在數(shù)字化的浪潮中,Phoenix Contact的專家們積累了豐富的專業(yè)知識,掌握了正確的工具,并提供了必要的個性化服務(wù),以實現(xiàn)單對以太網(wǎng),并將其集成到各種領(lǐng)域中,應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)。

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原文標(biāo)題:數(shù)字化轉(zhuǎn)型卡在布線成本?SPE技術(shù)給出了答案

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