I dagens netværksverden spiller datatransmission via Ethernet en afgørende rolle. Det har især været tilfældet siden introduktionen af Single Pair Ethernet, som åbnede op for helt nye muligheder og udfordringer for industrielle applikationer. I den følgende artikel besvarer vi alle de vigtige spørgsmål om netværk og integration af feltenheder og sensorer baseret på Single Pair Ethernet og de dermed forbundne fordele for industrielle processer.
Single Pair Ethernet, eller SPE, er en Ethernet-baseret kommunikation, der danner grundlag for en række forskellige transmissionsprotokoller. End-to-end-konceptet muliggør direkte datatransmission mellem sensoren og skyen, hvilket sikrer problemfri kommunikation uden mediebrud på tværs af alle niveauer i automatiseringspyramiden. Dette forenkler adgangen til sensordata fra feltniveau og implementeringen af applikationer. I nogle tilfælde omtales teknologien også fejlagtigt som "Single per Ethernet".
OSI-modellen (Open Systems Interconnection Model) er en konceptuel ramme, der beskriver de standardiserede funktioner i et kommunikations- eller computernetværk. Den opdeler netværkskommunikation i 7 successive lag, hvor hvert lag har specifikke opgaver og funktioner. Den hjælper med at strukturere og standardisere kompleks netværkskommunikation. Single Pair Ethernet befinder sig på det laveste niveau, som er det såkaldte fysiske lag.
OSI-modellen: (1) Fysisk lag, (2) Datalink-lag, (3) Netværkslag, (4) Transportlag, (5) Sessionslag, (6) Præsentationslag, (7) Applikationslag
Den største forskel ligger i antallet af kabelpar i det implementerede datakabel. Mens klassisk Ethernet bruger 2 eller 4 kabelpar afhængigt af overførselshastigheden, kræver SPE kun et enkelt snoet trådpar i det afskærmede datakabel. Desuden muliggør den innovative teknologi baseret på 10BASE-T1L-standarden kabellængder på op til 1000 m, hvor kabellængder på kun 100 m tidligere har været normen.
Forkortelsen 10BASE-T1L er et udtryk, der består af flere delaspekter, som indeholder de relevante oplysninger om netværksforbindelsen. Tallet 10 angiver overførselshastigheden på 10 Mbps. Udtrykket "BASE" henviser til signaltypen, som betyder, at Ethernet-signaler kan transporteres via datakablet. "T1" står for "twisted pair wire pair" og forkortelsen "L" for long distance, hvilket betyder, at datakabellængder på op til 1 km er mulige.
Single Pair Ethernet (SPE) giver flere fordele, især inden for industriel automatisering og netværk af enheder. De vigtigste fordele omfatter:
SPE bruger kun enkeltpars kobberdatakabler i stedet for de sædvanlige to- eller firepars datakabler. Det forenkler kabelarkitekturen/montagen og reducerer både vægt og pladsbehov. Montering og føring i komplekse maskiner og anlæg bliver dermed betydeligt lettere, selv i applikationer, hvor datakablet er udsat for høj bøjningsspænding.
Mindre kabelmateriale fører til lavere omkostninger til selve kablerne og til installationen. Vedligeholdelsesomkostningerne kan også reduceres.
SPE understøtter dataoverførsel i realtid, hvilket sikrer forbedret processtyring og øget sikkerhed i industrielle applikationer.
Under dataoverførslen leveres spændingen også via det samme kabelpar. Det gør det nemmere at forsyne enheder med strøm og reducerer behovet for separate strømkabler.
SPE gør det lettere at integrere i eksisterende Ethernet-infrastrukturer og understøtter standardiserede Ethernet-protokoller, hvilket forenkler tilslutning og integration i netværk. Alt, hvad der kræves, er en Single Pair Ethernet-switch med en korrekt understøttet IEEE 802.3-standard for den teknologiske undergruppe, der bruges.
SPE-systemer er ofte designet til barske industrimiljøer, hvilket gør dem mere modstandsdygtige over for miljøpåvirkninger og mekaniske belastninger.
SPE kan overføre data over længere afstande end konventionelt Ethernet, hvilket kan være en fordel i store industrianlæg eller bygninger.
Det voksende antal IoT-enheder og behovet for at netværke dem effektivt betyder, at SPE tilbyder en bæredygtig løsning, der holder trit med kravene til moderne og fremtidige netværksapplikationer.
Den barrierefri tilslutning af feltenheder gør Single Pair Ethernet til en døråbner for innovationer, som mange sektorer og brancher kan drage fordel af. Disse omfatter industrielle netværk, bilindustrien, bygningsautomatisering og andre applikationer, hvor der er behov for en robust, omkostningseffektiv eller pladsbesparende kabelløsning. Single Pair Ethernet er også den foretrukne teknologi til brug i barske industrimiljøer eller til klimaovervågning i store lagerbygninger og drivhuse. Den enorme kabellængde betyder trods alt, at sensorer også kan integreres over lange afstande.
Single Pair Ethernet (SPE) muliggør forskellige dataoverførselshastigheder, som kan variere afhængigt af de tekniske krav og kabellængden. Disse omfatter:
Disse transmissionshastigheder er designet til applikationer, hvor pålidelighed er vigtigere end høj hastighed. Der skelnes mellem 2 hovedtyper:
Denne hastighed bruges ofte i bilnetværk, hvor den giver en god balance mellem hastighed og omkostningseffektivitet. Den maksimale længde med et uskærmet kabelsæt er 15 m.
Denne højere transmissionshastighed er ideel til applikationer, der kræver hurtigere datatransmission, som f.eks. i visse industrielle applikationer eller avancerede køretøjssystemer. En længde på 15 m kan opnås med et uskærmet kabel, mens et skærmet kabel giver en rækkevidde på op til 40 m.
Dataoverførselshastighederne på flere gigabyte kan bruges til at dække applikationer i bilsektoren, der kræver meget høje båndbredder, som f.eks. førerassistentsystemer eller autopilotsystemer. En længde på 15 m kan implementeres med afskærmede datakabler.
Flere faktorer er afgørende for at sikre effektiv datatransmission og end-to-end-netværk. Det omfatter kablernes type og kvalitet, SPE-kompatibel hardware (SPE-omskiftere, routere og slutenheder) samt de rette stik og forbindelser. Omhyggelig planlægning af netværksdesignet, hensyntagen til miljøpåvirkninger og professionel installation er også påkrævet.
Single Pair Ethernet-teknologien er en innovativ teknologi, som hidtil kun er blevet tilbudt af enkelte virksomheder inden for sensor- og automatiseringsteknologi. Succesfuld markedsføring opnås via 2 forskellige fusioner af teknologidrivere. Den mest kendte er Single Pair Ethernet Systems Alliance,som giver et godt overblik over mulige sensor- og teknologileverandører i sit medlemsregister.
Single Pair Ethernet System Alliance fokuserer på udvikling, standardisering og distribution af SPE. Hovedmålene er bl.a:
Single Pair Ethernet betragtes som en pioner inden for procesautomatisering og har potentiale til fundamentalt at ændre den måde, data overføres på i industrielle og industrirelaterede applikationer. Det nyder derfor voksende industriel accept og vil spille en nøglerolle i IoT-applikationer i fremtiden. Disse omfatter smart city-applikationer, intelligente bygninger, forbundne køretøjer og meget mere. Fra et teknisk synspunkt er der ingen vej uden om Single Pair Ethernet.
