Các thiết bị được kết nối có chức năng cảm biến và điều khiển tiên tiến được cho là ngày càng trở nên phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp và trong quá trình kết nối các thiết bị này, khái niệm về kết nối công nghiệp đang bắt đầu phát triển. Dù có dây hay không dây, việc nâng cao hiệu quả tự động hóa đã trở thành ưu tiên hàng đầu. Mật độ cao của các thiết bị cảm biến và điều khiển đương nhiên dẫn đến sự gia tăng khả năng kết nối và không thể phủ nhận rằng trong khi mạng không dây công nghiệp có thể giải quyết một số thách thức về kết nối ở một mức độ nhất định thì mạng không dây công nghiệp thường yêu cầu một số loại kết nối vật lý và mạng không dây không phù hợp với tất cả các môi trường công nghiệp.
Ethernet đơn{0}}cặp (SPE) ngày càng gia tăng trong các kịch bản công nghiệp
Trong các kết nối được mô tả ở trên, kết nối Ethernet có thể yêu cầu nhiều dây cho dây Ethernet 100 Mbps hoặc thậm chí Gbps nhanh. Độ phức tạp, chi phí cao và không đảm bảo thông tin được cảm biến thu thập được trao đổi kịp thời đều là những nhược điểm không đáp ứng được kỳ vọng của các kết nối công nghiệp.
Ethernet đơn{0}}cặp là công nghệ cho phép tốc độ kết nối lên tới 1 Gb/giây trong khoảng cách ngắn và liên lạc hai chiều. Ban đầu được sử dụng rộng rãi trong ô tô, Ethernet{4}}cặp đơn đã được tích hợp vào các thế hệ phương tiện mới và đã thay thế CAN cũng như các hệ thống xe buýt khác theo tiêu chuẩn truyền dẫn IEEE 802.3. Công nghệ này cho phép tập trung hóa và vận hành các chức năng điều khiển, liên lạc và an toàn khác qua Ethernet, đây chính xác là những gì cần thiết cho các kết nối tự động hóa công nghiệp.
Động lực tức thì nhất cho việc giới thiệu Ethernet-cặp đơn trong các tình huống công nghiệp là đáp ứng nhu cầu liên lạc hai-hiệu quả của ứng dụng, với tốc độ kết nối 1Gbps cho phép-giao tiếp hai chiều dành cho-thời gian thực, thiết bị an toàn-với-cơ sở hạ tầng và kết nối thiết bị-với-đám mây. Chưa kể đến chi phí và tính năng{10}dễ sử dụng của Ethernet đơn{12}}cặp, khả năng phân tích nâng cao của nó đối với dữ liệu được cảm nhận và thời gian phản hồi nhanh hơn đối với các kết nối sai là đủ hấp dẫn.
Ưu điểm của Ethernet đơn-cặp là gì?
Trước hết, không cần phải so sánh-một cặp Ethernet với các kết nối không dây vốn không được áp dụng rộng rãi trong các tình huống công nghiệp. So với các kết nối có dây khác, Ethernet -cặp đơn cung cấp nguồn qua đường dữ liệu (PoDL) trong cùng một giao diện nhỏ gọn, cho phép truyền cả dữ liệu và nguồn chỉ bằng hai cáp. Kết nối có dây truyền thống là bốn dây cáp và ít cáp hơn đồng nghĩa với chi phí thấp hơn và mang lại nhiều tự do hơn cho thiết bị cơ khí. Từ một quan điểm khó khăn hơn, phải chăng việc giảm hàm lượng Cu trong cáp cũng có nghĩa là có thể sử dụng ít năng lượng hơn để đạt được tốc độ truyền nhanh hơn. Trong trường hợp này, chi phí không phải là một vấn đề tồi.
Như đã đề cập ở trên, Ethernet đôi-có khả năng đạt tốc độ kết nối 1Gb/s trong khoảng cách ngắn, với chiều dài cáp lên tới 1.000 mét, tốc độ truyền 10 MB/s và băng thông 600 MHz để liên lạc dữ liệu. Những lợi thế về giao tiếp là rõ ràng và không cần phải giải thích thêm. Điều khiến chúng tôi lo ngại là một trong các thiết bị đầu cuối của kết nối Ethernet-cặp đơn được sử dụng để truyền dữ liệu ở tốc độ 1Gbps/600 MHz, trong khi thiết bị đầu cuối còn lại hỗ trợ truyền tải điện ở dòng điện lên tới 8A. Sự trộn lẫn dữ liệu và nguồn điện này phải được ngăn cách bằng một tấm chắn kim loại để tránh nhiễu giữa tín hiệu nguồn và dữ liệu.
Nhìn chung, công nghệ này làm cho kích thước tổng thể của đầu nối nhỏ hơn và giảm khối lượng công việc của nhiều thiết bị đầu cuối. Ethernet đơn{1}}cặp đưa Ethernet xuống cấp độ bộ truyền động cảm biến và kết nối bộ truyền động cảm biến trực tiếp với hệ thống tự động hóa hoặc với đám mây, đây là sự trợ giúp tuyệt vời cho các kết nối công nghiệp.
Sự cố PoDL với Ethernet-cặp đơn
Cấp nguồn qua đường dữ liệu (PoDL) trong các giao diện nhỏ gọn đã được đề cập ở trên và một vai trò khác của PoDL là cải thiện tính kém hiệu quả của việc truyền tải điện trên khoảng cách xa. Kết nối dữ liệu Ethernet đơn{1}}cặp tiêu chuẩn hiện tại có khả năng lên tới 50 W. Kết nối dữ liệu nguồn kết hợp có thể lên tới 400 W ở 48 V. Một vấn đề nảy sinh ở đây là mức công suất cao có thể khiến PoDL đi chệch khỏi tiêu chuẩn. Đối với phần lớn các thiết bị điện, mức giảm điện áp 10% là có thể chấp nhận được, đối với PoDL, giá trị này có thể lên tới 20%. Trong các thử nghiệm công suất được thực hiện trên bộ dây PoDL, chiều dài cáp 40 mét trong trường hợp này dẫn đến công suất gần 200 W. Khi cáp nhỏ hơn 20 mét, mức công suất cao đạt tới 400 W. Để tránh PoDL không đi chệch khỏi tiêu chuẩn, giá trị tối đa này thường không được sử dụng.
Việc sử dụng PoDL sẽ cho phép kết hợp dữ liệu và nguồn điện trên cùng một cáp. Thiết lập này thực hiện việc cung cấp đồng thời dữ liệu và năng lượng, nhưng có nhược điểm là nó có các yêu cầu nghiêm ngặt về tốc độ thay đổi mức nhiễu và mức năng lượng, nếu không sẽ cản trở việc truyền dữ liệu. Do đó, điều đặc biệt quan trọng là sử dụng các mạch lọc tốt trong môi trường công nghiệp để triệt tiêu tiếng ồn này, đặc biệt khi nó được tạo ra ở dải megahertz thấp hơn.
Kiểm tra tiếng ồn
Bản tóm tắt
Ethernet đơn{0}}cặp mang đến cơ hội chuẩn hóa các giao thức trên các mạng công nghiệp. Tại sao? Xem xét số lượng cảm biến và bộ truyền động trong một cơ sở công nghiệp, trong khi Ethernet là tiêu chuẩn cho nhiều mạng công nghiệp, thì trong thế giới thực của các kịch bản công nghiệp, có sự gia tăng nhanh chóng của các hệ thống và một loạt các cổng kế thừa đến mức không thể đếm được. Vai trò của- cặp Ethernet đơn trong việc thu hẹp khoảng cách giữa Ethernet và các hệ thống khác thuộc mọi loại là điều mà ngành quan tâm hơn là chỉ lợi ích về hiệu suất của nó.