цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Что такое однопарный Ethernet (SPE) и как он работает



Что такое однопарный Ethernet (SPE) и как он работает

Автор: Mike(admin) от 17-02-2023, 03:55

Single Pair Ethernet


За прошедшие годы топология промышленной сети претерпела множество изменений. Все началось с последовательной связи с использованием одной пары проводов, передающих строковые команды на одно устройство. Позже последовательная связь была усовершенствована и позволила размещать несколько устройств в одной сети, а команды можно было адресовать отдельным устройствам.


Что такое однопарный Ethernet (SPE) и как он работает

В 90-х существовали проприетарные средства связи, основанные на последовательной инфраструктуре. Как только Ethernet появился в компьютерах и офисном оборудовании, промышленный мир обратил на это внимание и в конце концов принял эту технологию. Сегодня в большинстве средств автоматизации среднего и крупного размера используется промышленная сеть Ethernet для связи между устройствами или другими контроллерами автоматизации.


Cтандартный кабель Ethernet состоит из четырех витых пар проводов (всего восемь проводов)? которые обеспечивают гигабитные скорости. По этим проводам передаются сигналы передачи (Tx) и приема (Rx) для всех устройств в сети. Соединение однопарного Ethernet (Single Pair Ethernet или SPE) использует одну пару проводов (всего два провода), которые также обеспечивают гигабитные скорости. Уменьшение количества проводов в кабеле значительно снижает общий вес и размер кабеля. Соединители также могут быть уменьшены в размерах, поскольку они больше не должны поддерживать восемь проводников. Топология SPE также может поддерживать питание по линии передачи данных (PoDL), которая используется для подачи питания на включенные устройства и связи по тем же двум проводам.


Что такое однопарный Ethernet (SPE) и как он работает

Типичная сеть межмашинного соединения может использовать Ethernet для связи между системами данных и ПЛК или разветвленным устройством, которое обменивается данными со многими полевыми устройствами по другой шине. Полевые устройства, такие как датчики, обычно не имеют прямого подключения к Ethernet. Соединения большие и требуют дорогого оборудования. Технология Common Fieldbus, аналогичная шине RS485 или CAN, уже много лет используется для связи с полевыми устройствами. Типичный пример – автомобиль. В автомобиле есть множество датчиков, которым необходимо обмениваться данными с центральной системой управления. Эти датчики используют шину CAN в качестве протокола связи. В последнее время технология, используемая в транспортных средствах, развивается до такой степени, что шина CAN больше не может поддерживать устройства, устанавливаемые в транспортных средствах. Системы камер, системы резервного копирования и автономные системы вождения требуют быстрой передачи данных. На производстве наблюдается аналогичная тенденция с промышленным Интернетом вещей (IIoT), требующим сбора данных в режиме реального времени для облачных сервисов.


Чтобы датчик мог взаимодействовать с любой облачной службой IIoT, он почти наверняка должен иметь соединение Ethernet. Однако большинство датчиков имеют небольшие размеры и не могут поддерживать обе первоначальные функции, а также добавлять Ethernet в качестве дополнительного уровня. При использовании SPE устройству требуются только два дополнительных проводника или контакта в разъеме. Благодаря PoDL устройство также может питаться от Ethernet, что может значительно сократить количество необходимых проводов. Подключение датчиков к топологии Ethernet открывает многие двери, которые не могли поддерживать предыдущие технологии шины. Сеть, чувствительная ко времени (TSN), например, широко используется с безопасными коммуникациями и связью в реальном времени. При наличии датчиков, подключенных к сети такого типа, дверные выключатели могут быть напрямую подключены к сети безопасности, а диагностические данные могут передаваться в режиме реального времени в облачные сервисы.


Что такое однопарный Ethernet (SPE) и как он работает

Самым большим недостатком SPE является максимальное расстояние, которое на которое могут быть проложены кабели, прежде чем потребуется повторитель. При четырехпарной передаче Ethernet скорость 1 гигабит в секунду (Гбит/с) поддерживается на расстоянии до 100 м. С SPE та же самая скорость достигает максимума на 40 м. Другим недостатком является то, что инфраструктура, офисы, ИТ-оборудование и компьютеры уже имеют стандартные настройки, поддерживающие четырехпарные разъемы RJ45. Изменение этой инфраструктуры для поддержки SPE обойдется очень дорого и не даст большой выгоды. Типичная сеть межмашинного соединения обычно представляет собой одну подсеть или один диапазон IP-адресов от 0 до 255, а некоторые ПЛК имеют ограничения на количество подключений к контроллеру, обычно около 30 подключений. При добавлении большего количества устройств в сеть потребуется потратить больше денег на дорогостоящее оборудование для поддержки этих дополнительных устройств, и потребуется разработать более сложные сети.


Однако, где SPE действительно эффективен, так это в местах, где важна экономия места, например, в автомобилях и на железнодорожном транспорте. Сети в транспортных средствах относительно короткие, и они значительно выиграли бы от системы связи, которая работает значительно быстрее и способна передавать больше данных. Робототехника – еще одна область, в которой использование SPE принесет пользу, поскольку для роботов требуются очень гибкие кабели. Используя кабель с меньшим количеством проводников, можно значительно уменьшить радиус изгиба кабеля. Это делает SPE хорошим выбором для роботов, работающих в труднодоступных местах. Несмотря на то, что SPE обходится дорого за счет сокращения максимальных расстояний, он компенсирует это компактными размерами и расширенной передачей данных, недоступной для стандартной технологии Fieldbus.




© digitrode.ru


Теги: Ethernet




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий