Povezani uređaji sa naprednim senzorskim i kontrolnim funkcijama postaju sve češći u industrijskim aplikacijama, što dovodi do koncepta industrijske međukonekcije tokom njihovog međusobnog povezivanja. Bilo žično ili bežično, poboljšanje efikasnosti automatizacije postalo je glavni prioritet. Visoka gustoća senzorskih i kontrolnih uređaja prirodno dovodi do povećane povezanosti. Iako industrijske bežične mreže mogu riješiti neke izazove međupovezivanja do određene mjere, one obično zahtijevaju neki oblik fizičke veze, a bežične mreže nisu prikladne za sva industrijska okruženja.
Uspon jednog{0}}eterneta (SPE) u industrijskim scenarijima
U gore spomenutoj interkonekciji, Ethernet veza može zahtijevati više žica za brzi 100 Mbps Ethernet ili čak Gbps Ethernet. Nedostaci kao što su složenost, visoka cijena i nemogućnost da se osigura pravovremena razmjena informacija prikupljenih senzorima ne ispunjavaju očekivanja industrijskog povezivanja.
Jedno-eternet tehnologija je tehnologija povezivanja koja može postići brzinu od 1 Gb/s na kratkim udaljenostima i omogućiti dvosmjernu-komunikaciju. U početku je ova tehnologija povezivanja bila široko korištena u automobilskim aplikacijama. Prema IEEE 802.3 standardu za prijenos, jedno-par Ethernet tehnologija je integrirana u vozila nove{7}}generacije, zamjenjujući CAN i druge sisteme sabirnica. Ova tehnologija može objediniti kontrolu, komunikaciju i različite sigurnosne funkcije za rad preko Etherneta, što precizno zadovoljava potrebe međupovezivanja industrijske automatizacije.
Najdirektniji pokretački faktor za uvođenje jednog-eterneta sa jednim parom u industrijske scenarije je zadovoljavanje potražnje za efikasnom-komunikacijom u aplikacijama. Brzina veze od 1 Gb/s omogućava-sigurne veze u stvarnom vremenu od uređaja do infrastrukture i od uređaja do oblaka. Osim cijene i jednostavnosti korištenja, samo poboljšanje analize senzorskih podataka i ubrzanje reakcije na greške čine ga vrlo atraktivnim.
Koje su prednosti jednog{0}}parnog Etherneta?
Prvo, nema potrebe za poređenjem Etherneta sa jednim-parom sa bežičnim vezama, kojima nedostaje univerzalnost u industrijskim scenarijima. U poređenju sa drugim ožičenim vezama, jedan-par Ethernet pruža napajanje preko linije podataka (PoDL) u istom kompaktnom interfejsu, koristeći samo dva kabla za prenos podataka i napajanja. Tradicionalne žičane veze koriste četiri kabla. Manje kablova znači niže troškove i veću slobodu za mehaničku opremu. Iz kritičnije perspektive, da li smanjenje sadržaja bakra (Cu) u kablovima znači i postizanje bržeg prijenosa uz manje energije? U tom smislu, analiza troškova{6}}koristi jednog-eterneta je nesumnjivo povoljna.
SPE Technology, SPE Alliance
Kao što je spomenuto, jedan-par Ethernet može postići brzinu od 1 Gb/s na kratkim udaljenostima, sa dužinom kabla do 1000 metara pri brzini prijenosa od 10 MB/s, koristeći propusni opseg od 600 MHz za komunikaciju podataka. Njegove komunikacijske prednosti su očigledne i ne treba ih dalje elaborirati. Vrijedi napomenuti da se jedan terminal jedne-parne Ethernet veze koristi za prijenos podataka od 1 Gbps/600 MHz, a drugi podržava prijenos struje sa strujom do 8A. Ova mješovita veza podataka i napajanja mora biti fizički zaštićena i odvojena kako bi se izbjegle smetnje između signala napajanja i podataka.
Sve u svemu, ova tehnologija smanjuje ukupnu veličinu konektora i minimizira radno opterećenje na mnogim terminalima. Jedan-par Ethernet svodi Ethernet na nivo senzora-aktivatora i direktno povezuje senzore i aktuatore sa sistemima za automatizaciju ili oblakom, pružajući značajnu pomoć industrijskom međusobnom povezivanju.
PoDL izazov jedno-parnog Etherneta
Ranije spominjanje Power over Data Line-a (PoDL) u kompaktnim interfejsima također se bavi neefikasnošću{0}}prenosa energije na velike udaljenosti. Trenutno, standardne jedno-parne Ethernet veze za prenos podataka mogu doseći 50W, a mješovite{4}} podatkovne veze mogu isporučiti do 400W na 48V. Ovdje se javlja problem: visoki nivoi snage mogu uzrokovati da PoDL odstupi od standarda. Većina električnih uređaja može prihvatiti pad napona od 10%, dok PoDL dozvoljava maksimalno 20%. U testovima snage na PoDL kablovima, dužina kabla od 40 metara može dovesti snagu blizu 200W pod ovim uslovima, a kada je kabl kraći od 20 metara, visoki nivo snage dostiže 400W. Kako bi se izbjeglo odstupanje PoDL-a od standarda, ova maksimalna vrijednost se obično ne koristi.
Korišćenje PoDL-a kombinuje kablove za prenos podataka i napajanje u istu žicu. Iako ovo podešavanje omogućava istovremeni prenos podataka i energije, ono ima nedostatak: nameće stroge zahteve za buku i brzinu promene nivoa snage, jer će u suprotnom uticati na prenos podataka. Stoga je korištenje dobrih filterskih krugova za suzbijanje takve buke posebno važno u industrijskim okruženjima, posebno za buku koja se stvara u nižem megahercu opsegu (pogledajte sliku ispod).
Rezime
Ethernet{0}}jedan par predstavlja priliku za standardizaciju protokola u cijeloj industrijskoj mreži. Zašto? S obzirom na ogroman broj senzora i aktuatora u industrijskoj opremi, dok je Ethernet standard za mnoge industrijske mreže, industrijska stvarnost je ispunjena raznim sistemima i mnoštvom tradicionalnih gateway-a. Uloga jednog-eterneta u premošćivanju Etherneta sa drugim sistemima privukla je više pažnje industrije nego samo njegove prednosti u performansama.