Povezane naprave z naprednimi funkcijami zaznavanja in nadzora postajajo nedvomno vse bolj pogoste v industrijskih aplikacijah in v procesu medsebojnega povezovanja teh naprav se koncept industrijske medsebojne povezljivosti začenja uveljavljati. Ne glede na to, ali je žično ali brezžično, je izboljšanje učinkovitosti avtomatizacije postalo glavna prednostna naloga. Visoka gostota naprav za zaznavanje in krmiljenje seveda vodi do povečanja medsebojne povezljivosti in nesporno je, da medtem ko lahko industrijska brezžična omrežja do določene mere obravnavajo nekatere izzive medsebojne povezljivosti, industrijska brezžična omrežja običajno zahtevajo neko vrsto fizične povezave in brezžična omrežja niso primerna za vsa industrijska okolja.
En-Ethernet (SPE) v porastu v industrijskih scenarijih
V zgoraj opisanih medsebojnih povezavah lahko povezava Ethernet zahteva več žic za hitre 100 Mbps Ethernet ali celo Gbps Ethernet žice. Zapletenost, visoki stroški in nezagotavljanje pravočasne izmenjave informacij, zbranih s senzorji, so pomanjkljivosti, ki ne izpolnjujejo pričakovanj industrijskih povezav.
En-ethernet v paru je tehnologija, ki omogoča hitrost povezave do 1 Gb/s na kratkih razdaljah in dvosmerno komunikacijo. Eno-pair Ethernet, ki se je sprva v veliki meri uporabljal v avtomobilih, je bil integriran v nove generacije vozil in je nadomestil CAN in druge sisteme vodil v skladu s standardom prenosa IEEE 802.3. Tehnologija omogoča, da so nadzor, komunikacija in različne druge varnostne funkcije centralizirane in upravljane prek Etherneta, kar je točno tisto, kar je potrebno za medsebojne povezave industrijske avtomatizacije.
Najbolj neposredno gonilo za uvedbo enojnega-parnega etherneta v industrijskih scenarijih je izpolnitev potrebe aplikacije po učinkoviti dvo-komunikaciji s hitrostjo povezave 1 Gb/s, ki omogoča dvo-komunikacijo za-varno-časovno-napravo-infrastrukturo in povezljivost naprave-z-oblakom. Da ne omenjam stroškov{10}}in enostavne-uporabe funkcij enojnega-parnega Etherneta, njegova izboljšana analitika za zaznane podatke in hitrejši odzivni čas na napačne povezave sta dovolj privlačna.
Kakšne so prednosti etherneta z enim-parom?
Prvič, ni potrebe po primerjanju enega-parnega Etherneta z brezžičnimi povezavami, ki niso univerzalno uporabne v industrijskih scenarijih. V primerjavi z drugimi žičnimi povezavami eno-pair Ethernet zagotavlja napajanje prek podatkovnih linij (PoDL) v istem kompaktnem vmesniku, kar omogoča prenos podatkov in napajanja z uporabo samo dveh kablov. Tradicionalne žične povezave so štiri kabli, manj kablov pa pomeni nižje stroške in večjo svobodo za mehansko opremo. S težjega vidika ali zmanjšanje vsebnosti bakra v kablu pomeni tudi, da je za hitrejši prenos mogoče porabiti manj energije. V tem primeru stroški nikakor niso slaba ponudba.
Kot je omenjeno zgoraj, lahko en-par Ethernet doseže hitrost povezave 1 Gb/s na kratkih razdaljah z dolžino kabla do 1000 metrov, hitrostjo prenosa 10 MB/s in pasovno širino 600 MHz za podatkovno komunikacijo. Komunikacijske prednosti so očitne in jih ni treba dodatno razlagati. Kar nas skrbi, je, da se eden od terminalov eno-parne ethernetne povezave uporablja za prenos podatkov pri 1Gbps/600MHz, medtem ko drugi podpira prenos energije pri tokovih do 8A. To mešanje podatkov in moči mora biti ločeno s kovinskim ščitom, da se izognete motnjam med močjo in podatkovnimi signali.
Na splošno ta tehnologija zmanjša skupno velikost konektorja in zmanjša delovno obremenitev številnih terminalov. En-pair Ethernet spusti Ethernet na raven senzorskega aktuatorja in poveže senzorski aktuator neposredno s sistemom za avtomatizacijo ali oblakom, kar je odlična pomoč pri industrijskih povezavah.
Težave s PoDL z enim-parom Etherneta
Napajanje prek podatkovne linije (PoDL) v kompaktnih vmesnikih je bilo omenjeno zgoraj, druga vloga PoDL pa je izboljšati neučinkovitost prenosa energije na velike razdalje. Trenutna standardna podatkovna povezava Ethernet z enim-parom je zmožna do 50 W. Hibridne napajalne podatkovne povezave so lahko visoke do 400 W pri 48 V. Tukaj nastane težava, saj lahko visoke ravni moči povzročijo, da PoDL odstopa od standarda. Za veliko večino električne opreme je sprejemljiv 10-odstotni padec napetosti, za PoDL lahko ta vrednost doseže do 20 %. Pri preskusih moči, izvedenih na kabelskih snopih PoDL, dolžina kabla 40 metrov v tem primeru povzroči moč blizu 200 W. Ko je kabel manjši od 20 metrov, visoke ravni moči dosežejo 400 W. Da bi preprečili odstopanje PoDL od standarda, se ta največja vrednost običajno ne uporablja.
Uporaba PoDL bo omogočila kombiniranje podatkovnih in napajalnih snopov na istem kablu. Ta nastavitev omogoča hkratno dostavo podatkov in moči, vendar ima to pomanjkljivost, da ima stroge zahteve glede stopnje spreminjanja hrupa in ravni moči, ki bi sicer motile prenos podatkov. Zato je še posebej pomembno, da v industrijskih okoljih uporabite dobra filtrirna vezja za zatiranje tega hrupa, zlasti če nastaja v nižjem območju megahercev
Testiranje hrupa
Povzetek
Ethernet z enim-parom omogoča standardizacijo protokolov v industrijskih omrežjih. Zakaj? Glede na ogromno število senzorjev in aktuatorjev v industrijskem objektu, medtem ko je Ethernet standard za mnoga industrijska omrežja, je v resničnem svetu industrijskih scenarijev širjenje sistemov in množica podedovanih prehodov preveč, da bi jih lahko prešteli. Vloga etherneta z enim-parom pri premoščanju vrzeli med ethernetom in drugimi sistemi vseh vrst je tisto, kar industrijo bolj zanima kot le njegove prednosti glede zmogljivosti.