符合IEC 63171-7标准的单对以太网率先实现了全方位跨制造商兼容性,助力公司降低规划风险。
单对以太网 从传感器到云端的稳定设备通信:单对以太网 (SPE) 通过单对导线实现以太网传输,助力打造紧凑且经济高效的传感器接线。由此实现直达现场层的稳定IP通信。除数据传输外,单对以太网技术还可同时通过数据线供电(PoDL)功能为终端设备供电。在这份白皮书中,您将了解如何让您的现场通信系统面向未来。
什么是单对以太网?
在自动化金字塔中,传统以太网已连接上部层级,但对于最底下的现场层,它往往过于复杂,或者覆盖范围有限。SPE技术提升了以太网在该领域的性能。
单对以太网是一种仅使用一根双绞线进行数据传输的物理层,替代了快速以太网(100Mbps)使用的两对双绞线或千兆以太网使用的四对双绞线。这使得紧凑型设备、传感器和执行器能够直接从现场层进行连接——无需额外的子系统或网关。因此,SPE是面向诸多当前和未来应用的增强型以太网技术,兼具轻量和节材特性。
有关全新单对以太网标准的常见问题解答
IP20和M12连接器预计将于2027年初上市。我们建议立即着手规划。现有计划将其他型号转换至新标准。
菲尼克斯电气是新标准的发起者,积极参与了标准制定,在经验和创新实力上颇具优势。
新型针式连接器样式既简化集成,又提高了兼容性,确保更加灵活运用到各类应用场合。
目前,现有的SPE产品不会停产。在新产品组合全面实施之前,不会就此事项作出决定。
可以,菲尼克斯电气解决方案支持在系统中灵活并行使用现有和新型产品。
SPE技术
单对以太网相关标准概述
白皮书中的SPE标准和规范
SPE的性能取决于明确界定的标准和规范。本白皮书阐述了国际法规框架如何为构建无缝、支持互操作且面向未来的SPE基础设施奠定基础。IEEE 802.3定义了SPE标准。该标准描述了通过单对导线进行以太网数据传输的技术框架。不同之处在于传输速率和距离。IEC 63171标准规定了兼容此类SPE标准的连接器。IEC 63171-7第2版目前正在制定中。
IEC 63171-7第2版是在现有的混合型SPE接口基础上制定的。它定义了一种统一的针式连接器样式,能够始终支持混合型和纯数据驱动型应用。该标准对多种设计进行了区分,每种设计都可根据具体应用和防护要求选择使用。其中包括IP20针式连接器样式(适用于受保护的环境),以及耐用的M8和M12型号(适用于现场层)。
数据线供电(PoDL)
除通过以太网传输数据外,单对以太网 (SPE) 技术还可同时为终端设备供电。通过数据线供电(PoDL),可以传输高达52 W的有效输出。
IEEE 802.3bu和IEEE 802.3cg标准对各种性能等级进行了介绍。依托SPE技术,即可使用数据传输电缆为1,000米范围内的传感器或执行器供电。现场布线占用空间更小,安装更轻松。
数据线供电性能等级
单对以太网应用 SPE非常适合应用于农业、楼宇、工业和过程自动化等各个领域。该技术不受应用环境限制,可轻松集成到现有以太网基础设施中。单对以太网支持紧凑型布线,顺应了资源节约化、设备小型化的发展趋势,可为电子设备提供更多空间。
农业机械用数据连接器面临着严苛要求,无论是耐受高温严寒、潮湿灰尘,还是冲击振动。为实现高负载下的卓越可靠性,菲尼克斯电气推出耐用型连接器,旨在实现长期可靠的高性能SPE数据传输。作为农业电子设备基金会(AEF)的成员,菲尼克斯电气致力于推动高速ISOBUS(HSI)等新数据传输标准的发展,并通过单对以太网产品提供支持。
传感器集成在各类制造领域都发挥着重要作用。SPE技术能够将传感器、执行器和现场设备可靠集成到现有以太网环境。这表示必要的数据和过程信息可直接传输到控制层或云端以待分析。与现场总线协议不同,以太网适用于各个自动化层级。因此无需另配网关或接口。单对导线的精简设计也简化了传感器在机器或系统中的直接布线操作。系统的构建、运行和维护由此更为高效和经济。
该紧凑型技术尤为适用于汽车行业应用。凭借单对双绞线上10Mbps到1Gbps的传输速率、长达15米(非屏蔽)或40米(屏蔽)的电缆长度,单对以太网技术成为了车辆电缆束的理想选择。此外,还有多项全新SPE标准正在制定之中,预期可实现高达10Gbps甚至更高的数据传输速率。因此,新一代汽车将采用SPE而非CAN、MOST、FlexRay等其他总线系统。安全功能、控制和通信均通过以太网统一运行。这是联网或自动驾驶的基本前提条件。
以太网APL为易爆区过程应用的现场设备和传感器提供双绞线以太网直连。高级物理层(APL)采用IEEE 802.3cg 10BASE-T1-L标准以及IEC TS 60079-47、2021-03(2-WISE)标准(2-WISE=本安型双绞线以太网),支持包括本安在内的各类防爆保护措施。可用于潜在爆炸区域,支持在10 Mbps的速率下实现长达1,000米的桥接距离。全新通信基础设施可实现过程行业中的一致以太网应用。
联网楼宇提供了高效率、高安全性和更多便利功能。通过使用端到端IP协议,传感器、开关和恒温器均可经由本地数据网络和云端连接到楼宇管理系统。 一致的SPE布线由此取代了现有现场总线系统、复杂接口和网关。用户亦可重复使用网络电缆等 现有两芯电缆基础设施。这将显著减轻安装和调试的工作量。
单对以太网系统联盟
菲尼克斯电气携手其他先进技术公司成立单对以太网系统联盟。合作公司可发挥其在单对以太网领域的专业知识优势,以目标为导向实现知识交流,为推动单对以太网技术在工业物联网(IIoT)及其他各项应用领域的发展而共同努力。