單對(duì)以太網(wǎng)（SPE）技術(shù)為現(xiàn)代通信基礎(chǔ)設(shè)施帶來了真正的附加價(jià)值。Phoenix Contact憑借在SPE領(lǐng)域的全面產(chǎn)品組合，提供技術(shù)解決方案和跨行業(yè)專業(yè)知識(shí)。

與傳統(tǒng)以太網(wǎng)解決方案相比，SPE僅需一對(duì)線纜即可同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和電力，而傳統(tǒng)以太網(wǎng)通常需要兩對(duì)甚至四對(duì)線纜。該技術(shù)可在遠(yuǎn)至1,000米距離內(nèi)提供10Mbps傳輸速率，或在40米范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高達(dá)1Gbps的速率，能夠滿足包括智能測(cè)量變送器和攝像系統(tǒng)等對(duì)傳感器聯(lián)網(wǎng)要求非常高的應(yīng)用。因此，SPE適用于許多過去受制于數(shù)據(jù)速率、通信距離和通信流暢度的應(yīng)用場(chǎng)景。

連接距離可達(dá)1,000米

傳統(tǒng)以太網(wǎng)解決方案的一大局限是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的極限距離僅為100米，因而生產(chǎn)線和傳送帶等工業(yè)系統(tǒng)必須安裝額外的中繼器或交換機(jī)來延長(zhǎng)傳輸距離。這不僅增加了潛在故障點(diǎn)，還帶來了額外的維護(hù)成本。而SPE技術(shù)僅使用一根電纜，即可在長(zhǎng)達(dá)1,000米的距離上以10Mbps的速率傳輸數(shù)據(jù)，而且還可以選用數(shù)據(jù)線供電（PoDL）技術(shù)。因此，SPE解決方案未來有望取代特定的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。

此外，SPE還適用于構(gòu)建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

憑借10Mbps到1Gbps的傳輸速率，SPE可以實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用。目前，IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)化組織正在討論具有擴(kuò)展性能框架的SPE標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)短距離（15米內(nèi)）不低于10Gbps的數(shù)據(jù)速率，以及在長(zhǎng)至500米的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)100Mbps的數(shù)據(jù)速率。這些新標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步拓展SPE的應(yīng)用場(chǎng)景。

流暢且安全的數(shù)據(jù)通信

在傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)中，通常存在以太網(wǎng)與多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)并存的情況。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）的發(fā)展，以及更高效的通信系統(tǒng)逐漸取代現(xiàn)場(chǎng)總線，這些傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正在逐步淘汰。在各種需要傳感器和/或網(wǎng)絡(luò)之間流暢通信的應(yīng)用領(lǐng)域中，都可以觀察到類似的轉(zhuǎn)變。對(duì)這些應(yīng)用而言，流暢、安全的數(shù)據(jù)連接至關(guān)重要。

經(jīng)濟(jì)高效的工廠自動(dòng)化

當(dāng)前，一個(gè)普通的工廠每天會(huì)產(chǎn)生約1TB數(shù)據(jù)，并且這一數(shù)據(jù)量仍在持續(xù)增長(zhǎng)。實(shí)現(xiàn)持續(xù)通信對(duì)于有效地評(píng)估這些數(shù)據(jù)至關(guān)重要。SPE可確保從傳感器到云端的持續(xù)網(wǎng)絡(luò)連接。此外，隨著工業(yè)應(yīng)用中傳感器和智能終端設(shè)備數(shù)量的增加，SPE提供了簡(jiǎn)單、安全、緊湊且經(jīng)濟(jì)高效的布線解決方案。與目前常見的總線與以太網(wǎng)組件組合方案相比，未來基于SPE解決方案的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將顯著降低成本。

SPE與機(jī)器人：節(jié)省空間，提升性能

SPE在自主和協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用中具備諸多優(yōu)勢(shì)。它的數(shù)據(jù)傳輸速率高于傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，使機(jī)器人與控制器之間能夠以更高的采樣率和更大的數(shù)據(jù)量進(jìn)行通信。此外，SPE能夠簡(jiǎn)化布線，僅需一條電纜即可同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和電力。未來，為滿足超出PoDL標(biāo)準(zhǔn)的高功率需求，還將推出混合SPE解決方案，將數(shù)據(jù)和電源觸點(diǎn)集成在一個(gè)連接器中。使用較少的電纜和連接，可以減少疲勞損壞風(fēng)險(xiǎn)、加速故障排除，并簡(jiǎn)化維護(hù)工作。此外，SPE電纜的彎曲半徑更小，因而這項(xiàng)技術(shù)還能大幅優(yōu)化機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

SPE在過程自動(dòng)化中的應(yīng)用

在石油和天然氣等領(lǐng)域的過程自動(dòng)化中，生產(chǎn)設(shè)施通常占地廣闊，里面還有巨大的建筑或儲(chǔ)罐。對(duì)許多企業(yè)而言，實(shí)現(xiàn)全球設(shè)施的全面狀態(tài)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制、確保從傳感器到云端或ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流一致，是一件至關(guān)重要的事情。SPE可以提供無需信號(hào)調(diào)制設(shè)備或網(wǎng)關(guān)的高效網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)合PoDL技術(shù)還可在這些應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和電力同時(shí)傳輸。

適用于防爆區(qū)域的APL技術(shù)

針對(duì)防爆區(qū)域（0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)）對(duì)數(shù)據(jù)和電力傳輸?shù)母咭螅呒?jí)物理層（APL）這一單獨(dú)的SPE標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生，用于過程工業(yè)等領(lǐng)域。APL結(jié)合了IEEE 802.3cg的10BASE-T1L標(biāo)準(zhǔn)與IEC TS 60079-47，2021-03（2-WISE）標(biāo)準(zhǔn)（2-WISE =雙線本質(zhì)安全以太網(wǎng)），確保將防爆和本質(zhì)安全方法納入考慮。

這項(xiàng)技術(shù)還可以覆蓋長(zhǎng)距離傳輸（主線1,000米、支線200米）的需求，并且支持不同制造商設(shè)備和系統(tǒng)間的互操作性，因而能夠獲取并分析大量額外數(shù)據(jù)，用于預(yù)測(cè)性維護(hù)等措施。

APL為石油、天然氣和化工等行業(yè)提供了安全、高效且面向未來的網(wǎng)絡(luò)解決方案，同時(shí)具備諸多優(yōu)勢(shì)。這項(xiàng)技術(shù)還可利用現(xiàn)有布線和以太網(wǎng)協(xié)議（如EtherNet/IP、HART-IP、OPC UA和PROFINET），經(jīng)濟(jì)高效地對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)代化升級(jí)。

SPE在能源行業(yè)中的優(yōu)勢(shì)

SPE還能為可再生能源領(lǐng)域帶來優(yōu)勢(shì)。此類能源具有波動(dòng)性，需要進(jìn)行智能管理才能加以利用，因而智能數(shù)據(jù)管理尤為重要。無論是風(fēng)力發(fā)電機(jī)還是光伏系統(tǒng)，都必須隨時(shí)測(cè)量所產(chǎn)生的能量，并以智能的方式饋入電網(wǎng)，同時(shí)還必須滿足特殊要求。

例如，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)從機(jī)艙到地面的距離往往超過100米，傳統(tǒng)的銅纜以太網(wǎng)連接無法覆蓋這樣的距離，因而運(yùn)營(yíng)商通常會(huì)采用光纖或無線方案。在太陽(yáng)能園區(qū)和電力并網(wǎng)/燃?xì)庀到y(tǒng)中，也必須覆蓋100米以上的距離。而SPE則可憑借其遠(yuǎn)距離傳輸優(yōu)勢(shì)滿足此類需求。

工業(yè)應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)化連接器方案

單對(duì)以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化連接器方案現(xiàn)已確定。這是一項(xiàng)期待已久的明確決定，在PROFINET廣泛應(yīng)用的工廠自動(dòng)化領(lǐng)域更是被視為重要的里程碑。通過為控制柜、現(xiàn)場(chǎng)和混合安裝中的應(yīng)用提供統(tǒng)一的連接器模式，這一連接元器件將為通用SPE標(biāo)準(zhǔn)鋪平道路。SPE連接器系統(tǒng)目前正在考慮納入到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中。這種新一代產(chǎn)品代表著工業(yè)向未來邁出的又一步。

SPE的連接方式：連接器或接線端子

SPE憑借其多功能性，在工業(yè)應(yīng)用和其他眾多領(lǐng)域都能大顯身手。在開發(fā)傳感器等智能終端設(shè)備時(shí)，設(shè)備制造商還必須考慮連接技術(shù)。然而，選擇哪種連接技術(shù)往往取決于具體應(yīng)用。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通常需要IP防護(hù)。除了可以在此類現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中集成IP防護(hù)連接器外，還可以選擇使用電纜接頭來達(dá)到所需的防護(hù)等級(jí)。因此，經(jīng)過測(cè)試并適用于SPE數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a href="http://www.asorrir.com/v/tag/82/" target="_blank">PCB接線端子也可用于設(shè)備內(nèi)部。這種做法具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。

一方面，設(shè)備制造商可以根據(jù)需要自由決定小型SPE接線端子在PCB上的位置。

另一方面，廣為人知的螺釘和Push-in連接技術(shù)也為現(xiàn)場(chǎng)安裝人員提供了便利。根據(jù)此類設(shè)備的安裝位置，技術(shù)人員面臨著各種挑戰(zhàn)。SPE電纜的白線和藍(lán)線具有清晰的顏色編碼，即使在難以接近或照明條件不理想的環(huán)境中也能直觀明確地分辨，從而避免安裝過程中出錯(cuò)。

節(jié)省空間的連接技術(shù)

除了安裝具有IP防護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備外，SPE PCB接線端子在IP20環(huán)境（如建筑技術(shù)場(chǎng)景）中也具備其優(yōu)勢(shì)。在這些場(chǎng)景中，連接器往往由于空間限制而無法使用，例如在配電箱甚至嵌入式插座中的應(yīng)用。而接線端子恰恰是節(jié)省空間的理想選擇。這些接線端子可以讓嵌入式安裝設(shè)備和DIN導(dǎo)軌設(shè)備直接通過SPE電纜連接，并將它們集成到網(wǎng)絡(luò)中。

結(jié)語(yǔ)

在許多其他領(lǐng)域中，基于IP的單對(duì)以太網(wǎng)都可以成為有用的補(bǔ)充或重建解決方案——原則上，所有需要在遠(yuǎn)距離和空間有限的情況下進(jìn)行基于IP的一致通信的應(yīng)用都是如此。Phoenix Contact很早就開始關(guān)注單對(duì)以太網(wǎng)的潛力，現(xiàn)已成為集成該項(xiàng)技術(shù)的專業(yè)合作伙伴。這是一項(xiàng)具有巨大潛力的關(guān)鍵技術(shù)。

在數(shù)字化的浪潮中，Phoenix Contact的專家們積累了豐富的專業(yè)知識(shí)，掌握了正確的工具，并提供了必要的個(gè)性化服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)單對(duì)以太網(wǎng)，并將其集成到各種領(lǐng)域中，應(yīng)對(duì)未來的挑戰(zhàn)。