单对以太网说明

本文介绍了单对以太网(SPE)及其在工业中的应用,以帮助用户更好地理解这一新兴的以太网技术。

第一个数据电缆是聚氯乙烯绝缘的单导体,绞合成对以防止可能的故障。后来证实,低容量绝缘(如聚乙烯)改善了电气性能,可以使用更长的距离,并可以减少在电缆组装期间使用铁氧体(有助于无故障数据传输的磁铁)。这是模拟技术的常见做法;为了控制一个系统的每个功能和每个设备,需要单独一对。

随着数字技术的出现,这种情况发生了变化。阻抗、电缆衰减、近端串扰和其他特性被定义为电缆参数,总线技术进入自动化、系统和机械工程。突然之间,网络上的许多设备可以用一条电缆对来控制,例如Profibus。这得益于数字技术和对每个设备的定位。然而,总线电缆的数据传输与今天的可能性相比仍然非常慢,并达到了最大20mbit。

以太网是一种统一的网络数据网络(局域网技术),最初只用于办公室通信。直到世纪之交,工业设备、连接器和以太网电缆才被制造出来适合工业使用。工业以太网就此诞生。

2015年,汽车行业开始更加依赖于单对以太网(SPE)。它的优点是节省空间、高性能和轻便。因此,对于由巡航控制、自动驾驶或车辆中的摄像头系统引起的数据传输速率的大幅增加,它是理想的。在汽车中,100BASE-T1通常使用非屏蔽电缆,因为应用长度小于50英尺(15米)。

为了使SPE适用于工业用途,并帮助形成技术变革,我们加入了SPE工业网络(https://single-pair-ethernet.com).

本图描述了单对以太网如何允许将以太网通信扩展到现场级设备,如传感器和发射器。

SPE会取代工业以太网吗?
不。经典的双对和四对电缆在射程方面有优势,在没有中继器的情况下,射程可达328英尺(100米)。另外一个方面是,四对电缆在故障或一对机械过载的情况下仍然保证剩余传输100mbit。有了SPE,模拟传感器系统可以实现数字化,相对缓慢的总线技术逐渐被取代。此外,与传统工业以太网相比,SPE提供了额外的优势,特别是在小型系统中。其中包括更细的弯曲半径,更小的电缆,以及单对传输速率高达1gbit。像这样的空间优势对于小型相机,尤其是与人类一起工作的协作机器人来说是决定性的。

一对数据传输实际上是如何工作的?
经典以太网在高达100 MHz的频率范围内使用四对Cat 5电缆工作。单个对可以互换发送/接收,最高可传输1gbit。在SPE的情况下,只有一对可用。为了能够传输1gbit,使用范围高达600mhz的芯片组。广谱中的一些频率可以接收,而另一些频率则可以发送。这就是SPE的工作原理!

为什么SPE对工业用途感兴趣?
SPE使数据传输一致性达到了现场级。这意味着只需要一对就可以传输信号,而不是之前的两对或四对。

通过这种方式,SPE准确地匹配了工业需求概要,并提供了以下优势(与经典的工业以太网相比):

  • 薄电缆;
  • 更低的装配成本;
  • 更小的空间要求,更低的重量,更小的铺设系统,如果必要;
  • 更小的弯曲半径和更小的拖链在连续移动的应用;
  • 低热量负荷,少发烟;和
  • 少用铜或塑料等材料保护资源。

此外,除了工业以太网,目前的数字总线技术和模拟传感器技术在最低水平上使用。SPE为以往传感器技术的数字化奠定了基础,使以太网可以直接用于传感器。

这张图强调了单对以太网技术如何适应行业标准、组件和设备,以及它可以扩展到的各种应用程序。

应用领域

SPE涵盖了不同行业的需求。这意味着电缆的使用取决于应用,例如,固定安装,灵活使用,或高度动态应用,如拖链或机器人。护套材料可以是PVC, FRNC,或PUR,取决于客户的需要和应用。高温材料,如氟化乙烯丙烯,也可以实施。

对于工厂自动化,除了在经典传感器和工业以太网电缆中扩展或替代SPE的选项,未来还将有可能使用CAN总线与SPE 1000Base-T1工作到130英尺(40米)范围。除了节省重量,这将极大地提高数据速度。

对于过程自动化,SPE也提供了10BASE-T1L的过程自动化的量子飞跃,几十年来的数据速率传输已经达到了31.25 kBit。例如,SPE10BASE-T1L 10mbit可使安全摄像头的视频传输达到最大。3280英尺(1000米)(Profibus PA不可能)。

电源数据线(PoDL)
得益于PoDL, SPE还使电源供应与数据传输并行成为可能。下图所示的分类提供了最高50瓦功率传输终端设备的概述。

单对以太网的数据线电源能力如何实现并行电源供应和数据传输。这些分类适用于传输功率不超过50瓦的终端设备。

更大功率要求的混合电缆
如果最高功率为50瓦的PoDL分类不能满足设备的功率要求,SPE混合电缆和M8连接器将提供更大功率的理想解决方案。在这种情况下,电缆包含一对带有AWG 22-24的以太网对和两条AWG 18电源导线,它们在130英尺(40米)的距离上以60V提供高达400瓦的功率。必须屏蔽数据元素对。它也可以有一个全面的盾牌以及。

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