دستگاههای متصل با عملکردهای سنجش و کنترل پیشرفته، مسلماً در کاربردهای صنعتی بیشتر و بیشتر متداول میشوند، و در فرآیند اتصال این دستگاهها، مفهوم اتصال صنعتی به یکدیگر شروع به مطرح شدن میکند. چه با سیم و چه بی سیم، بهبود کارایی اتوماسیون به یک اولویت تبدیل شده است. تراکم بالای دستگاههای حسگر و کنترل به طور طبیعی منجر به افزایش قابلیت اتصال میشود و این غیرقابل انکار است که در حالی که شبکههای بیسیم صنعتی میتوانند برخی از چالشهای اتصال را تا حدودی برطرف کنند، شبکههای بیسیم صنعتی معمولاً به نوعی اتصال فیزیکی نیاز دارند و شبکههای بیسیم برای همه محیطهای صنعتی مناسب نیستند.
اترنت تک-(SPE) در حال افزایش در سناریوهای صنعتی
در اتصالات متقابل توضیح داده شده در بالا، یک اتصال اترنت ممکن است برای سیم های اترنت سریع 100 مگابیت در ثانیه یا حتی سیم های اترنت گیگابیت بر ثانیه نیاز به سیم های متعدد داشته باشد. پیچیدگی، هزینه بالا و عدم اطمینان از مبادله به موقع اطلاعات جمع آوری شده توسط حسگرها، همگی اشکالاتی هستند که انتظارات اتصالات صنعتی را برآورده نمی کنند.
اترنت تک-جفتی، فناوری است که سرعت اتصال تا 1 گیگابیت بر ثانیه را در فواصل کوتاه و ارتباطات دو جهته را ممکن میسازد. اترنت تک جفتی که در ابتدا به طور گسترده در خودروها استفاده میشد، در نسلهای جدید وسایل نقلیه ادغام شد و جایگزین CAN و سایر سیستمهای اتوبوس مطابق با استاندارد انتقال IEEE 802.3 شده است. این فناوری کنترل، ارتباطات و دیگر عملکردهای ایمنی را قادر می سازد تا متمرکز و از طریق اترنت کار کنند، که دقیقاً همان چیزی است که برای اتصالات اتوماسیون صنعتی مورد نیاز است.
فوری ترین محرک برای معرفی اترنت تک جفتی در سناریوهای صنعتی، برآوردن نیاز برنامه برای ارتباطات دو طرفه کارآمد است، با سرعت اتصال 1 گیگابیت بر ثانیه که امکان برقراری ارتباط دو طرفه در زمان واقعی، دستگاه ایمن{5}به زیرساخت و زیرساخت را فراهم می کند. دستگاه-به-اتصال ابری. بدون ذکر هزینه و سهولت استفاده از ویژگیهای اترنت تک زوجی، تجزیه و تحلیل پیشرفته آن برای دادههای حسشده و زمان پاسخ سریعتر به اتصالهای نادرست به اندازه کافی جذاب است.
مزایای اترنت تک-جفتی چیست؟
اول از همه، نیازی به مقایسه اترنت یک-جفتی با اتصالات بیسیم نیست، که به طور کلی در سناریوهای صنعتی قابل اجرا نیستند. در مقایسه با سایر اتصالات سیمی، اترنت یک زوج- برق را از طریق خطوط داده (PoDL) در یک رابط فشرده فراهم میکند و امکان انتقال داده و توان را تنها با استفاده از دو کابل فراهم میکند. اتصالات سیمی سنتی چهار کابل هستند و کابل کمتر به معنای هزینه کمتر و آزادی کامل برای تجهیزات مکانیکی است. از نقطه نظر دشوارتر، آیا کاهش محتوای مس در کابل به این معنی است که انرژی کمتری برای دستیابی به انتقال سریعتر مصرف می شود. در این مورد، هزینه به هیچ وجه معامله بدی نیست.
همانطور که در بالا ذکر شد، اترنت تک جفتی میتواند به سرعت اتصال 1 گیگابیت بر ثانیه در فواصل کوتاه، با طول کابل تا 1000 متر، سرعت انتقال 10 مگابایت بر ثانیه و پهنای باند 600 مگاهرتز برای ارتباطات داده برسد. مزایای ارتباط آشکار است و نیازی به توضیح بیشتر ندارد. چیزی که ما را نگران میکند این است که یکی از پایانههای اتصال اترنت تک-جفتی برای انتقال داده با سرعت 1Gbps/600MHz استفاده میشود، در حالی که دیگری از انتقال نیرو در جریانهای تا 8A پشتیبانی میکند. این اختلاط داده ها و توان باید توسط یک محافظ فلزی جدا شود تا از تداخل بین سیگنال های برق و داده جلوگیری شود.
به طور کلی، این فناوری اندازه کلی کانکتور را کوچکتر می کند و حجم کار بسیاری از پایانه ها را کاهش می دهد. اترنت یک{1}}جفتی اترنت را به سطح محرک حسگر میآورد و محرک حسگر را مستقیماً به سیستم اتوماسیون یا ابر متصل میکند، که کمک بزرگی برای اتصالات صنعتی است.
مشکلات PoDL با اترنت تک-جفتی
Power over Data Line (PoDL) در رابط های فشرده در بالا ذکر شد و نقش دیگر PoDL بهبود ناکارآمدی انتقال نیرو در فواصل طولانی است. اتصال داده اترنت یک زوج استاندارد کنونی تا 50 وات می تواند باشد. اتصالات داده برق ترکیبی می تواند تا 400 وات در 48 ولت باشد. مشکلی در اینجا بوجود می آید که سطوح توان بالا ممکن است باعث انحراف PoDL از استاندارد شود. برای اکثریت قریب به اتفاق تجهیزات الکتریکی، افت ولتاژ 10٪ قابل قبول است، برای PoDL این مقدار می تواند تا 20٪ افزایش یابد. در تست های قدرتی که بر روی دسته های PoDL انجام می شود، طول کابل 40 متر در این حالت منجر به توانی نزدیک به 200 وات می شود. وقتی کابل کوچکتر از 20 متر باشد، سطوح توان بالا به 400 وات می رسد. برای جلوگیری از عدم انحراف PoDL از استاندارد، معمولاً از این مقدار حداکثر استفاده نمی شود.
استفاده از PoDL باعث می شود که داده ها و دسته های برق روی یک کابل ترکیب شوند. این راهاندازی تحویل همزمان دادهها و توان را انجام میدهد، اما این عیب را دارد که الزامات سختگیرانهای برای میزان تغییر نویز و سطوح توان دارد، که در غیر این صورت در انتقال دادهها اختلال ایجاد میکند. بنابراین استفاده از مدارهای فیلتر خوب در محیط های صنعتی برای سرکوب این نویز بسیار مهم است، به خصوص زمانی که در محدوده مگاهرتز پایین تولید می شود.
تست نویز
خلاصه
اترنت تک-جفتی فرصتی برای استانداردسازی پروتکل ها در سراسر شبکه های صنعتی می دهد. چرا؟ با توجه به تعداد بسیار زیاد حسگرها و محرکها در یک تأسیسات صنعتی، در حالی که اترنت استاندارد بسیاری از شبکههای صنعتی است، در دنیای واقعی سناریوهای صنعتی، سیستمها و مجموعهای از دروازههای قدیمی بسیار زیاد هستند که قابل شمارش نیستند. نقش اترنت تک-جفتی در پر کردن شکاف بین اترنت و سایر سیستمها، چیزی است که صنعت بیش از مزایای عملکرد آن به آن علاقه دارد.