Uppkopplade enheter med avancerade avkännings- och kontrollfunktioner blir utan tvekan mer och mer vanliga i industriella applikationer, och i processen att sammankoppla dessa enheter börjar konceptet med industriell sammankoppling ta fart. Oavsett om det är trådbundet eller trådlöst, har förbättrad automatiseringseffektivitet blivit en högsta prioritet. Den höga tätheten av avkännings- och kontrollenheter leder naturligtvis till en ökning av sammankopplingen, och det är obestridligt att även om industriella trådlösa nätverk kan ta itu med några av sammankopplingsutmaningarna i viss utsträckning, kräver industriella trådlösa nätverk vanligtvis någon typ av fysisk anslutning, och trådlösa nätverk är inte lämpliga för alla industriella miljöer.
Single-Par Ethernet (SPE) på frammarsch i industriella scenarier
I de sammankopplingar som beskrivs ovan kan en Ethernet-anslutning kräva flera ledningar för snabba 100 Mbps Ethernet eller till och med Gbps Ethernet-ledningar. Komplexitet, höga kostnader och att inte säkerställa att information som samlas in av sensorer utbyts i rätt tid är alla nackdelar som inte uppfyller förväntningarna på industriella sammankopplingar.
Enkelt-par Ethernet är en teknik som möjliggör anslutningshastigheter på upp till 1 Gb/s över korta avstånd och dubbelriktad kommunikation. Inledningsvis användes flitigt i bilar, enkel-par Ethernet har integrerats i nya generationer av fordon och har ersatt CAN och andra bussystem i enlighet med IEEE 802.3-överföringsstandarden. Tekniken möjliggör att styrning, kommunikation och diverse andra säkerhetsfunktioner kan centraliseras och drivas över Ethernet, vilket är precis vad som behövs för sammankopplingar av industriell automation.
Den mest omedelbara drivkraften för introduktionen av enkel-par Ethernet i industriella scenarier är att möta applikationens behov av effektiv två-kommunikation, med 1 Gb/s anslutningshastigheter som möjliggör två-kommunikation i realtid, säker enhet-till-infrastruktur och enhet-till-molnanslutning. För att inte tala om kostnaden och{10}}enkel{11}}att använda funktionerna för enkel-Ethernet, dess förbättrade analyser för avkänd data och snabbare svarstid på felanslutningar är tillräckligt attraktiva.
Vilka är fördelarna med enkelt-par Ethernet?
Först och främst finns det inget behov av att jämföra enstaka-Ethernet med trådlösa anslutningar, som inte är universella tillämpliga i industriella scenarier. Jämfört med andra trådanslutna anslutningar tillhandahåller enkel- Ethernet ström över datalinjer (PoDL) i samma kompakta gränssnitt, vilket tillåter överföring av både data och ström med endast två kablar. Traditionella trådbundna anslutningar är fyra kablar, och färre kablar innebär lägre kostnader och större frihet för mekanisk utrustning. Ur en svårare synvinkel innebär minskningen av Cu-innehållet i kabeln också att mindre energi kan användas för att uppnå snabbare överföring. I det här fallet är kostnaden inte en dålig affär på något sätt.
Som nämnts ovan kan enkelt-par Ethernet nå 1 Gb/s anslutningshastigheter över korta avstånd, med kabellängder på upp till 1 000 meter, överföringshastigheter på 10 MB/s och en bandbredd på 600 MHz för datakommunikation. Kommunikationsfördelarna är uppenbara och behöver inte fördjupas ytterligare. Det som oroar oss är att en av terminalerna i den enkel--par Ethernet-anslutningen används för dataöverföring med 1Gbps/600MHz, medan den andra stöder kraftöverföring vid strömmar upp till 8A. Denna blandning av data och ström måste separeras av en metallskärm för att undvika störningar mellan ström- och datasignalerna.
Sammantaget gör denna teknik den totala storleken på kontakten mindre och minskar arbetsbelastningen för många terminaler. Enkelt-par Ethernet tar ner Ethernet till sensorställdonnivån och ansluter sensorställdonet direkt till automationssystemet eller till molnet, vilket är till stor hjälp för industriella sammankopplingar.
PoDL-problem med enkel-Par Ethernet
Power over Data Line (PoDL) i kompakta gränssnitt nämndes ovan, och en annan roll för PoDL är att förbättra ineffektiviteten i kraftöverföring över långa avstånd. Den nuvarande standarden-paret Ethernet-dataanslutningen klarar av upp till 50 W. Hybrideffektdataanslutningar kan vara så höga som 400 W vid 48 V. Ett problem uppstår här eftersom de höga effektnivåerna kan göra att PoDL avviker från standarden. För den stora majoriteten av elektrisk utrustning är ett spänningsfall på 10 % acceptabelt, för PoDL kan detta värde gå upp till 20 %. I effekttester utförda på PoDL-kablar ger en kabellängd på 40 meter i detta fall en effekt nära 200 W. När kabeln är mindre än 20 meter når höga effektnivåer 400 W. För att undvika att PoDL inte avviker från standarden används vanligtvis inte detta maxvärde.
Användningen av PoDL kommer att tillåta att data- och strömkabeln kombineras på samma kabel. Denna inställning åstadkommer samtidig leverans av data och effekt, men har nackdelen att den har stränga krav på förändringshastigheten för brus och effektnivåer, vilket annars skulle störa dataöverföringen. Det är därför särskilt viktigt att använda bra filterkretsar i industriella miljöer för att dämpa detta brus, särskilt när det genereras i det lägre megahertzområdet
Bullertestning
Sammanfattning
Enkelt-par Ethernet ger möjlighet att standardisera protokoll över industriella nätverk. Varför? Med tanke på det stora antalet sensorer och ställdon i en industriell anläggning, medan Ethernet är standarden för många industriella nätverk, finns det i den verkliga världen av industriella scenarier en spridning av system och en rad äldre gateways för många för att räknas. Rollen av enkel-Ethernet för att överbrygga gapet mellan Ethernet och andra system av alla slag är vad branschen är mer intresserad av än bara dess prestandafördelar.