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单对以太网(SPE)在工业4.0系统中应用潜力巨大
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单对以太网(SPE)在工业4.0系统中应用潜力巨大

2022-08-26 15:02:24 来源:深圳市连接器行业协会 李亦平编译

【哔哥哔特导读】工业以太网连接器的6种类型。

简化但功能强大的SPE连接器将有助于建立一个功能强大、数据丰富的工业物联网。

2019年,单对以太网(SPE)标准化使工业架构的设计者能够为制造设施、建筑自动化系统和交通网络设计新的功率、数据速度和可靠性水平。

IEEE 802.3cg-2019标准通过“Single Balanced Pair of Conductors”(单平衡对导体)定义10Mb/s的以太网功率和数据。它列出了两个与介质相关的接口(MDI)连接器标准:IEC63171-1和IEC63171-6。IEC63171-6连接器,基于HARTING的T1工业连接器接口,特点是使用一根双绞线铜线可以提供60W的电力数据线(PoDL)和高达10Gb/s数据传输速度,以及将网络连接到云。由Weidmüller推出的第二个SPE连接器系列,定义了6个具有不同的连接器。

连接器

SPE生态系统正在发展。围绕开放布线标准和T1接口标准化的问题仍在讨论。然而,SPE的概念已经在100BASE-T1 和1000BASE-T1 标准中被汽车设计师所采用。接下来是工业网络和建筑网络。以太网联盟、单对以太网系统联盟和SPE工业合作伙伴网络,正在与电子行业、政府和大学的实体合作,扩大人们对SPE为工业架构优势的认识。

SPE紧凑、轻的外形减少了电缆成本,大量应用于工业领域。“对于工厂工程师来说,SPE使工作更容易。与四组以太网相比,安装更简单,而且可以显著减少空间和重量。”Weidmüeller公司设备连接部门的负责人Jörg Scheer说。

连接器

Weidmüeller的 SPE 连接器系列

由于起源于汽车以太网,SPE正在驾驶员辅助和自动应用中取代CAN和其它总线系统。这种坚固的界面能够防止液体和碎片进入,以及抵抗持久的极端温度变化、冲击、振动,以及户外条件影响等。尽管工业RJ45在工业和建筑网络中继续有广泛的应用,但传感器已经大量应用于这些自动化系统中,因此需要一个更小的连接器来集成。SPE连接器实现了这一目标,并提供了一系列基于云的应用优势。随着工业4.0和工业物联网(IIoT)带来了更高水平的自动化,SPE将成为新的工业架构中一个重要组成部分。

“SPE将利用数据线技术将以太网和电源应用到工厂现场。这将减轻对控制室不同通信协议的需求,包括传感器和设备,并将加快现场设备的调试时间。”HARTING美国总裁兼首席执行官John DeSouza说。

连接器

HARTING  T1 工业连接器方案 

包括:HARTING, Amphenol ICC, Phoenix Contact, Rosenberger, TE Connectivity, 和 Weidmüeller等公司在内的知名企业正在积极开发各种SPE连接器。其中一些支持IEC63171-6工业以太网标准和满足IP20的IEC63171-2和IP67的IEC63171-5标准等。包括:Hirose Electric和 Molex在内的其它公司也在进一步推进SPE技术的发展。

以太网联盟主席、 Cisco杰出工程师Peter Jones说:“我们认为SPE是一种有利的技术。SPE能够更快、更容易地让以太网访问到更多的地方。它让我们能够使用你熟悉的结构和使用熟悉的电缆,并将它们带到建设和工业网络中。”

SPE对于新的工业架构是一个容易的选择,但采用现有设施的标准将是一个持续的过程。基于现场总线协议的架构将进入下一个工业发展。Peter Jones说:“在许多情况下,SPE将把互连带到仍然是螺旋端子或冲孔块的环境中。SPE允许设计师采用这些连接器来获得以太网的好处,而无需重新布置他们的整个设施。”

随着技术工程师逐渐熟悉SPE,优化控制系统并使其能够更有效地运行,新界面将成为一种使用更快、更安全的解决方案。

连接器

Rosenberger SPE 连接器

罗森伯格的医疗和工业产品经理Guadelupe Chalas说:“将电力和数据传输合并成单线对传输,大大节省了空间。SPE的非屏蔽变体的宽度约为标准RJ45连接器解决方案的一半,而基于汽车产品的工业产品的宽度约为标准RJ45的三分之二。工业SPE解决方案也基于以太网和传输协议/互联网协议(TPC/IP),这可以与现有的布线基础设施兼容。”

Bob Voss,Panduit的 Caveney 创新中心的高级首席工程师,也是以太网联盟SPE小组委员会的主席。SPE小组委员会包括来自以太网联盟成员公司的代表。Bob Voss说:“从控制工程的角度来看,我考虑什么是可能的,我很兴奋。但SPE并不局限于工业自动化。它将为所有形式的OT网络增加价值,例如工业、建筑和物联网/工业4.0。随着物联网网络捕获和传输更多的信息,您可以做出更好更快的决策。SPE可以帮助您以一种更便宜的方式获取这些信息。可以让事情运行得更好,可以提供提高2%的生产力,或降低5%的浪费,或其它有意义的目标。有了SPE,你就可以以你喜欢的方式建造工厂、建筑或机器,并获得以太网的能力。”

连接器

 

Amphenol ICC兼容IEC 63171-6标准的工业以太网连接器

在工业环境中,SPE将使设计人员能够快速、轻松地连接传感器、摄像机、执行器和现场设备,将对时间敏感的网络集成到系统中,增加OT网络的确定性,减少所需的布线数量,并使设施的建设和维护更容易和更具成本效益。SPE连接器还可以将这些优势带给机器人、机械和车辆应用,包括铁路系统。

连接器

TE Connectivity的 SPE 连接器

随着SPE的标准化和更广泛的应用,在工业架构中工作的工程师将能够进一步扩展其潜力。Jones指出,随着接口在建筑和工业自动化中成为一股更大的力量,来自电缆世界、自动化行业(如过程控制)、测试和测量的专家将继续推动其发展。

连接器

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Phoenix Contact的SPE标准连接器

Voss说:“SPE的价值不是关于基础设施部署的东西,更多的是关于SPE创造的价值。这将会有差异化,比如性能差异化的电缆设计。但是目前最热门的两种基于以太网的工业协议是Ethernet IP 和 PROFINET。这两者共同构成了工业以太网三分之一以上的市场。SPE的好处是这两者都将跨越相同的SPE基础设施。随着从BACnet/MSTP向BACnet/IP的转变,我们在构建自动化方面也看到了类似的动态。SPE将支持和兼容今天和明天的控制系统。”

 

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