Wróć

Jednoparowe sieci Ethernet oszczędzają miejsce i wagę, poprawiając jednocześnie działanie IIoT

W dużych sieciach przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT) tradycyjne wiązki kabli Ethernet mogą stać się tak duże, ciężkie i nieporęczne, że będą obciążać sprzęt w stopniu wymagającym dodatkowego wzmocnienia.
Opublikowano: 2021-08-17

Ethernet to najpopularniejszy standard sieci przewodowej w sieciach przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT), zapewniający solidne parametry działania i sprawdzoną niezawodność. Ponadto technologia Power over Ethernet (PoE) redukuje okablowanie, zapewniając zasilanie czujników i punktów końcowych IIoT za pośrednictwem jednego kabla Ethernet. Ethernet stał się również standardem w samochodach osobowych, w wielu przypadkach zastępując protokół szeregowy CAN (Controller Area Network). Zapewnia on zauważalne korzyści dla autonomicznej jazdy i zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS) ze względu na swoją niezawodność i wysoką szybkość transmisji danych.

Jednak w dużych sieciach przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT) wiązki kabli Ethernet mogą stać się tak duże, ciężkie i nieporęczne, że będą obciążać sprzęt w stopniu wymagającym dodatkowego wzmocnienia. Jest to szczególnie problematyczne w zastosowaniach motoryzacyjnych, gdzie dodatkowa masa i przestrzeń zmniejszają nośność i zwiększają zużycie paliwa. W transporcie przemysłowym, np. w ciężarówkach, pociągach pasażerskich i towarowych oraz samolotach, dodatkowe rozmiary i waga kabli mogą być na tyle duże, że konieczne jest jej uwzględnienie podczas projektowania, zwiększając koszty i spowalniając czas konfiguracji.

Aby rozwiązać te problemy, producenci wprowadzili jednoparowe złącza i kable Ethernet (SPE), które obsługują również zasilanie przez linie danych (PoDL). Technologia SPE zapewnia szybką transmisję danych oraz zasilanie za pomocą tylko jednej skrętki dwużyłowej. W tym artykule wyjaśnimy zalety technologii SPE w zastosowaniach przemysłowych i transportowych. Następnie omówione zostaną dwa złącza SPE firmy Phoenix Contact a także dwa kable SPE, które są odpowiednie do zastosowań SPE.

Technologia SPE a konwencjonalny Ethernet

Ethernet to najpopularniejszy standard sieci przewodowej w komercyjnych i przemysłowych sieciach lokalnych (LAN). Najczęściej używane wersje to 10/100Base-T Ethernet, który do przesyłania danych wykorzystuje dwie skrętki dwużyłowe oraz Gigabit Ethernet, który wykorzystuje cztery skrętki dwużyłowe. Ponieważ systemy automatyki przemysłowej wymagają większych prędkości, Gigabit Ethernet z zasilaniem PoE stał się bardziej popularny do łączenia komputerów z czujnikami. Zwykle do skrętek używa się drutu miedzianego o przekroju 24AWG. Osiem przewodów jest zwykle zamkniętych wewnątrz przemysłowego kabla CAT5e pokrytego taśmą piankową i ekranem foliowym. W dużym zakładzie przemysłowym można zobaczyć setki takich kabli poprowadzonych po całym budynku. Takie kable mogą stać się ciężkie i zamiast prowadzić je po podłodze, gdzie ktoś może się o nie potknąć, łączy się je w wiązki przymocowane do ścian i sprzętu. Wiązki te mogą ważyć nawet 20kg i więcej, a jeśli nie zostanie uwzględniony dodatkowy ciężar dodatkowych kabli, mogą one nadwyrężyć lub uszkodzić system podtrzymania kabli, a nawet przewrócić sprzęt.

Ponadto konwencjonalne kable Ethernet mają ograniczenie długości do 100 metrów. W przypadku większych obiektów przemysłowych i systemów automatyki budynków czasami konieczne jest zastosowanie powtarzaczy, aby kable te można było doprowadzić do bardziej oddalonych czujników. Zwiększa to złożoność systemu i wprowadza kolejne punkty wymagające konserwacji. Biorąc pod uwagę dodatkowy czas i dodatkowe koszty prowadzenia tych grubych, ciężkich kabli, jasne jest, że potrzebna jest alternatywna metoda okablowania.

Technologia SPE zapewnia szybką transmisję danych oraz zasilanie za pomocą tylko jednej skrętki dwużyłowej. Pozwala na zastosowanie kabli o długości do 1000 metrów, zwiększając zasięg czujników sieciowych bez użycia powtarzaczy. To znacznie obniża wagę i ułatwia instalację poprzez uproszczenie układu, zapewniając maksymalną sprawność energetyczną, mniejsze rozmiary oraz niższe koszty konfiguracji i konserwacji w porównaniu z konwencjonalną siecią Ethernet. Podczas gdy w instalacjach przemysłowych mogą być stosowane osłony ekranowane, aby zapobiec wzajemnym zakłóceniom między wiązkami kablowymi, obsługiwane są również lekkie kable nieekranowane. Jest to zaleta w zastosowaniach motoryzacyjnych, pozwalająca na zastosowanie lekkich kabli, które można łatwiej poprowadzić w miejscach o ograniczonej przestrzeni, na przykład pod siedzeniami i pod stopniami nadwoziowymi. Dzięki połączeniu zalet w postaci mniejszego i lżejszego kabla, a także szybkiego przesyłu danych wspólnie z zasilaniem w jednej ekonomicznej parze przewodów, oczekuje się, że SPE stanie się popularnym, jeśli nie dominującym, standardem komunikacji przemysłowej.

Strona: 1/2
https://sklep.semicon.com.pl/shop2/index.php?lang_id=3
https://sklep.semicon.com.pl/shop2/index.php?lang_id=3