单对以太网对制造商有利

单对以太网(SPE)描述了通过单根铜电缆对进行以太网传输。除了通过以太网传输数据外，它还支持通过数据线供电(PoDL)同时为终端设备供电。

SPE是以太网技术的发展，它正在改变工业自动化应用中的数据访问和设备控制。兼容的SPE解决方案包括IP20和IP67应用的连接，并提供符合IEEE 802.3 g 2019, 10BASE-T1L标准的1000m范围的电缆解决方案。

潘杜特公司的产品营销经理斯图尔特·麦凯在解释这项技术时表示:SPE提供了一个解决方案专注于工业可靠性和简单的现场终端，允许快速部署、可测试性和简单的重新配置，同时最大限度地降低极性错误和物理层调试问题的风险。以太网已经成为通信应用的平台，SPE可以取代传统的串行控制，在更大的距离上提供更多的带宽(最高可达1000m)，功率在25到50瓦之间。以太网继续支持以太网供电(PoE)、无线、WiFi 6和5G等新业务。”

通过SPE启用IIoT

McKay指出，将运营技术(OT)和物联网(IoT)标准化到单一协议上，对于推动数字化转型的广泛采用至关重要。他说:“SPE被视为将工业控制网络和数字建筑标准化到一个以太网协议上的使能技术。在OT领域，SPE被视为新的现场总线解决方案，具有扩展到未来的路线图和应用程序。

电子商务行业的指数级增长、机器人技术的进步和物联网的出现继续挑战着企业利用以太网和SPE的优势。实体基础设施是支持新技术的基础，可以提高生产系统和产品履行、分销和仓储设施的效率。

为制造环境进行设计需要对行业标准有深刻的了解，以确保基础设施支持工厂车间的各种环境。McKay说:“在选择解决方案来支持这些恶劣环境时，必须考虑冲击和振动、温度、冲刷区域、酸或油混合物的暴露以及电磁噪声等因素。”“解决方案必须为恶劣环境提供支持新技术的物理基础设施，允许制造商以新的方式共享信息，以支持不断增长的生产需求。”

根据速度和体积要求，可提供多种铜电缆介质。通常，6类或6A铜电缆用于企业和制造网络连接。随着这些改进，通过以太网传输电力的能力也在不断提高。现在可以通过一根电缆为要求高达51瓦的设备供电。在较大的机器和边缘设备网络中，通常需要拓扑结构中的微型数据中心(MDC)。

“在MDC连接中使用补丁面板提供了设备和现场连接之间的基本测试和诊断点。添加补丁面板的好处是它直接在MDC中提供诊断点。这可以加快网络故障排除速度，并适应未来网络速度提高或设备连接端口改变时的扩展。”

McKay接着强调了另一个有吸引力的前景，即以太网上的单对供电(SPoE)，它被专门定义为与10basta - t1l 10Mbps协议一起工作。

OT设备需要数据和电源才能有效运行，SPoE扩展了PoE功能，便于安装和维护。兼容的交换机和端点允许快速轻松地实现升级和添加。PoE和SPoE提供了重用现有双轴电缆介质的潜力。今天的许多设施都使用传统的单对双绞线电缆，其中许多是屏蔽类型。如果质量符合要求，经过适当的测试和验证，它可以重复使用作为SPE/SPoE电缆介质，并且有可能满足10BASE-T1L链路传输参数的TIA-568.5标准的电气性能。”

鉴于SPE (10BASE-T1L)的规模经济、更低的媒体成本、更大的覆盖范围、设计的灵活性、潜在的电缆重用和减少的安装劳动，SPE (10BASE-T1L)可能被证明是标准2/4对以太网部署的一种非常经济的替代方案，可用于广泛的边缘设备连接。

SPE是一项过时的技术

Murrelektronik产品管理全球业务单元连接器主管Sebastian Richter表示，流程行业早就应该使用基于以太网的系统来取代当今的子系统，如Profibus或HART。

“SPE实现了对一致的通信、更高的功能和更多的诊断选项的渴望。因此，目前人们对过程工业的兴趣远远大于对工厂自动化的兴趣。与过程工业相比，工厂和机器已经在很大程度上使用以太网，具有可用设备和组件的供应商的选择相应很大。因此，客户和供应商在进行技术变革时，很难突出SPE技术的附加值。”

为了获得更高的数据速率，在讨论用两线电缆取代四线电缆的好处时，Richter说SPE的优势甚至比100 Mbit/sec的以太网更明显。“今天，千兆级应用需要四对电线。对于组装电缆的用户和制造商来说，这需要在连接连接器时付出很大的努力和高度的精度。

“可用的安装空间通常也有限，特别是M12连接器-组装中的任何不准确都会导致性能损失。这就是SPE双线制技术的真正优势所在，因为连接两根线更容易、更快、容错能力更强，因此更具成本效益。”

Richter接着强调了混合连接器的可能性，即利用对接面上获得的安装空间来实现集成电源。数据和电源集成在一个连接器中，这进一步减少了安装工作量。

Richter表示，对于流程行业来说，SPE标准为公司所有领域提供了基于以太网的端到端通信的潜力。

“网关形式的接口正在变得多余，因为今天的系统，如Profibus或HART，正在被基于以太网的SPE技术所取代，”他说。“对于用户来说，这带来了一致性、更高的性能和更广泛的功能，特别是在诊断方面。在工厂自动化中，基于以太网的通信已经是最先进的。从Profibus到以太网的过渡已经进行了很多年，几乎已经完成。大多数制造商已经提供了广泛的基于以太网的产品组合，在这个领域，通过使用SPE技术来解决现有安装基础的当前劣势是很重要的，以引起客户的兴趣。

提高效率

Analog Devices工业自动化战略营销经理Maurice O’Brien表示，10BASE-T1L SPE将通过无缝以太网连接到传感器和执行器，提高运营效率，从而极大地改变自动化行业。“10BASE-T1L解决了迄今为止限制以太网在自动化应用中的传感器和执行器的使用的挑战，”他说。这些挑战包括电源、带宽、布线、距离、数据孤岛和本质安全的0区(过程自动化危险区域)应用。通过解决棕地升级和新绿地安装的这些挑战，10BASE-T1L将实现以前无法实现的洞见，例如组合过程变量、次要参数、资产健康反馈，并将它们无缝地传输到控制层和云。O 'Brien继续说道:“通过从传感器到云的融合以太网网络，这些新见解将唤醒数据分析、运营洞察和生产力提高的新可能性。”

他接着指出，通过将10BASE-T1 SPE作为与传感器和执行器的通信方法，将消除对复杂和耗电网关的需求。这也实现了从碎片化的遗留通信基础设施的过渡，这些基础设施已经创建了数据孤岛，在这些数据孤岛中，对传感器和执行器中的数据的访问是有限的。他说:“通过移除这些网关，可以显著降低遗留安装的成本和复杂性，并消除它们所产生的数据孤岛。”这种融合网络将简化安装、方便更换设备、加快网络调试和配置。这使得软件更新速度更快，简化了根本原因分析和现场级资产的维护。

结论

通过创建无缝网络技术结构，SPE似乎提供了向工业运营和工业网络优势发展迈出重要一步的机会。我们被告知，这将为企业提供平台，以获得对其底层流程的更多控制和洞察。

-这最初出现在欧洲控制工程网站．由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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