อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อด้วยฟังก์ชันการตรวจจับและการควบคุมขั้นสูงกำลังแพร่หลายมากขึ้นในการใช้งานทางอุตสาหกรรม ทำให้เกิดแนวคิดเรื่องการเชื่อมต่อโครงข่ายทางอุตสาหกรรมในระหว่างการเชื่อมต่อโครงข่าย ไม่ว่าจะใช้สายหรือไร้สาย การปรับปรุงประสิทธิภาพระบบอัตโนมัติกลายเป็นเรื่องสำคัญที่สุด ความหนาแน่นสูงของอุปกรณ์ตรวจจับและควบคุมทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่เพิ่มมากขึ้น แม้ว่าเครือข่ายไร้สายทางอุตสาหกรรมสามารถจัดการกับความท้าทายในการเชื่อมต่อโครงข่ายได้ในระดับหนึ่ง แต่โดยทั่วไปแล้วเครือข่ายเหล่านั้นจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อทางกายภาพบางรูปแบบ และเครือข่ายไร้สายไม่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมทุกประเภท
การเพิ่มขึ้นของ-คู่อีเทอร์เน็ต (SPE) เดี่ยวในสถานการณ์ทางอุตสาหกรรม
ในการเชื่อมต่อโครงข่ายที่กล่าวข้างต้น การเชื่อมต่ออีเทอร์เน็ตอาจต้องใช้สายหลายเส้นสำหรับอีเทอร์เน็ตความเร็ว 100 Mbps หรือแม้แต่อีเทอร์เน็ต Gbps ข้อเสีย เช่น ความซับซ้อน ต้นทุนสูง และไม่สามารถรับประกันการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่รวบรวมโดยเซ็นเซอร์ได้ทันเวลา ไม่เป็นไปตามความคาดหวังของการเชื่อมต่อโครงข่ายทางอุตสาหกรรม
เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตคู่เดียว-เป็นเทคโนโลยีการเชื่อมต่อที่สามารถบรรลุความเร็ว 1 Gb/s ในระยะทางสั้นๆ และเปิดใช้งานการสื่อสารสอง-ทาง ในตอนแรกเทคโนโลยีการเชื่อมต่อนี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานด้านยานยนต์ ตามมาตรฐานการส่งข้อมูล IEEE 802.3 เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตคู่เดียว-ได้ถูกรวมเข้ากับยานพาหนะรุ่นใหม่- โดยแทนที่ CAN และระบบบัสอื่นๆ เทคโนโลยีนี้สามารถรวมฟังก์ชันการควบคุม การสื่อสาร และความปลอดภัยต่างๆ เข้าด้วยกันเพื่อทำงานผ่านอีเธอร์เน็ต ซึ่งตอบสนองความต้องการของการเชื่อมต่อโครงข่ายระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมได้อย่างแม่นยำ
ปัจจัยผลักดันโดยตรงที่สุดสำหรับการแนะนำอีเทอร์เน็ตคู่เดียว-ในสถานการณ์ทางอุตสาหกรรมคือการตอบสนองความต้องการการสื่อสารสองทาง-ที่มีประสิทธิภาพในแอปพลิเคชัน ความเร็วการเชื่อมต่อ 1 Gb/s ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อ-ความปลอดภัยแบบเรียลไทม์จากอุปกรณ์ไปยังโครงสร้างพื้นฐาน และจากอุปกรณ์ไปยังระบบคลาวด์ นอกเหนือจากต้นทุนและความสะดวกในการใช้งานแล้ว การปรับปรุงการวิเคราะห์ข้อมูลเซ็นเซอร์และการเร่งการตอบสนองข้อผิดพลาดเพียงอย่างเดียวยังทำให้มีความน่าสนใจอย่างมากอีกด้วย
ข้อดีของอีเทอร์เน็ตคู่-เดียวคืออะไร
ประการแรก ไม่จำเป็นต้องเปรียบเทียบ-คู่อีเทอร์เน็ตกับการเชื่อมต่อไร้สาย ซึ่งขาดความเป็นสากลในสถานการณ์ทางอุตสาหกรรม เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมต่อแบบใช้สายอื่นๆ อีเทอร์เน็ตคู่-เดียวจะจ่ายไฟผ่านสายข้อมูล (PoDL) ในอินเทอร์เฟซขนาดกะทัดรัดเดียวกัน โดยใช้สายเคเบิลเพียงสองเส้นในการส่งทั้งข้อมูลและพลังงาน การเชื่อมต่อแบบมีสายแบบดั้งเดิมจะใช้สายเคเบิลสี่เส้น สายเคเบิลน้อยลงหมายถึงต้นทุนที่ลดลงและมีอิสระมากขึ้นสำหรับอุปกรณ์เครื่องจักรกล จากมุมมองที่สำคัญมากขึ้น การลดปริมาณทองแดง (Cu) ในสายเคเบิลยังหมายถึงการได้รับการถ่ายโอนที่รวดเร็วขึ้นโดยใช้พลังงานน้อยลงหรือไม่ ในเรื่องนี้ การวิเคราะห์ต้นทุน-ผลประโยชน์ของอีเทอร์เน็ตคู่เดียว-นั้นไม่ต้องสงสัยเลย
เทคโนโลยี SPE, พันธมิตร SPE
ดังที่กล่าวไปแล้ว อีเทอร์เน็ตคู่-เดียวสามารถเข้าถึงความเร็ว 1 Gb/s ในระยะทางสั้นๆ ด้วยสายเคเบิลยาวสูงสุด 1,000 เมตรที่ความเร็วการส่งข้อมูล 10 MB/s โดยใช้แบนด์วิดท์ 600 MHz สำหรับการสื่อสารข้อมูล ข้อได้เปรียบด้านการสื่อสารนั้นชัดเจนและไม่จำเป็นต้องอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติม เป็นที่น่าสังเกตว่าเทอร์มินัลหนึ่งของการเชื่อมต่ออีเทอร์เน็ตคู่เดียว-นั้นใช้สำหรับการรับส่งข้อมูล 1 Gbps/600 MHz และอีกเทอร์มินัลรองรับการส่งกำลังด้วยกระแสสูงถึง 8A การเชื่อมต่อข้อมูลและพลังงานแบบผสมนี้จะต้องมีการป้องกันและแยกออกจากกันทางกายภาพเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนระหว่างพลังงานและสัญญาณข้อมูล
โดยรวมแล้ว เทคโนโลยีนี้จะช่วยลดขนาดโดยรวมของตัวเชื่อมต่อและลดภาระงานที่เทอร์มินัลจำนวนมากให้เหลือน้อยที่สุด อีเทอร์เน็ตคู่-เดียวนำอีเทอร์เน็ตลงมาที่ระดับเซ็นเซอร์-แอคชูเอเตอร์ และเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์กับระบบอัตโนมัติหรือระบบคลาวด์โดยตรง ซึ่งให้ความช่วยเหลือที่สำคัญในการเชื่อมต่อโครงข่ายทางอุตสาหกรรม
ความท้าทาย PoDL ของอีเทอร์เน็ตคู่-เดียว
การกล่าวถึง Power over Data Line (PoDL) ก่อนหน้านี้ในอินเทอร์เฟซขนาดกะทัดรัดยังกล่าวถึงความไร้ประสิทธิภาพของการส่งพลังงานทางไกล- ในปัจจุบัน การเชื่อมต่อข้อมูลอีเทอร์เน็ตคู่เดียว-แบบมาตรฐานสามารถเข้าถึง 50W และการเชื่อมต่อข้อมูลแบบผสมพลังงาน-สามารถส่งได้ถึง 400W ที่ 48V ทำให้เกิดปัญหาขึ้น: ระดับพลังงานที่สูงอาจทำให้ PoDL เบี่ยงเบนไปจากมาตรฐาน อุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่สามารถรับแรงดันไฟฟ้าตกได้ 10% ในขณะที่ PoDL ยอมรับได้สูงสุด 20% ในการทดสอบกำลังไฟของชุดสายไฟ PoDL ความยาวสายเคเบิล 40 เมตรสามารถนำพลังงานมาได้เกือบ 200W ภายใต้เงื่อนไขนี้ และเมื่อสายเคเบิลสั้นกว่า 20 เมตร ระดับพลังงานสูงถึง 400W เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ PoDL เบี่ยงเบนไปจากมาตรฐาน โดยทั่วไปจะไม่ใช้ค่าสูงสุดนี้
การใช้ PoDL จะรวมข้อมูลและสายไฟเข้าด้วยกันเป็นสายเดียวกัน แม้ว่าการตั้งค่านี้จะทำให้สามารถส่งข้อมูลและพลังงานได้พร้อมกัน แต่ก็มีข้อเสีย: การตั้งค่านี้กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับสัญญาณรบกวนและอัตราการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงาน ไม่เช่นนั้นการส่งข้อมูลจะได้รับผลกระทบ ดังนั้น การใช้วงจรกรองที่ดีเพื่อลดเสียงรบกวนดังกล่าวจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม โดยเฉพาะเสียงรบกวนที่เกิดขึ้นในช่วงเมกะเฮิรตซ์ที่ต่ำกว่า (ดูรูปด้านล่าง)
สรุป
อีเทอร์เน็ตคู่-เดี่ยวนำเสนอโอกาสในการสร้างมาตรฐานโปรโตคอลในเครือข่ายอุตสาหกรรมทั้งหมด ทำไม เมื่อพิจารณาถึงเซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์จำนวนมากในอุปกรณ์อุตสาหกรรม ในขณะที่อีเธอร์เน็ตเป็นมาตรฐานสำหรับเครือข่ายอุตสาหกรรมจำนวนมาก ความเป็นจริงทางอุตสาหกรรมก็เต็มไปด้วยระบบต่างๆ และเกตเวย์แบบดั้งเดิมมากมาย บทบาทของอีเทอร์เน็ตคู่เดียว-ในการเชื่อมโยงอีเทอร์เน็ตกับระบบอื่นๆ ได้ดึงดูดความสนใจของอุตสาหกรรมมากกว่าข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพเพียงอย่างเดียว