Новий тренд у комунікації: від ієрархії до централізованого управління

Традиційні промислові мережі характеризуються ієрархічною структурою з декількома рівнями комунікації та різноманітними шинними системами. Різні частини заводу мають власні архітектури обладнання та шини, призначені для конкретних застосувань. Така архітектура пов'язана з різними проблемами, зокрема складністю та різноманітністю використовуваних протоколів і стандартів комунікації (наприклад, Profibus, Ethercat і CAN), обмеженою масштабованістю та продуктивністю.

Поява технології Single Pair Ethernet (SPE) започаткувала революцію в промислових мережах. SPE пропонує централізоване рішення на базі Ethernet, яке усуває проблеми традиційних архітектур.

Звідки взявся Single Pair Ethernet?

Розвиток технології Single Pair Ethernet (SPE) розпочався у 2011 році з публікацією комунікаційного стандарту BroadR-Reach, призначеного для автомобільної промисловості. Ось основні цілі створення SPE та його особливості:

• Застосування: Спочатку призначений для трансляції відео в автомобілях.
• Характеристики: Швидка робота в автомобілях (комунікація між бортовими системами).
• Заміна шини CAN: Метою було замінити застарілі системи шини CAN в автомобілебудуванні.
• Технічні характеристики: Нескручений двожильний кабель, здатний передавати дані зі швидкістю 100 Мбіт/с (висока швидкість Ethernet на лише 2 дротах), що забезпечувало економію ваги та простоту підключення.

SPE швидко поширилося і знайшло широке застосування в різних галузях промисловості.

Однопарний Ethernet: нова ера в Індустрії 4.0

Single Pair Ethernet (SPE) — це інноваційний підхід у сфері мережевої інфраструктури, який обіцяє значні зміни у способі передачі даних, особливо в контексті промислового Інтернету речей (Industrial Internet of Things — IIoT). Ця технологія відкриває можливість прямої передачі даних з датчиків, використовуючи лише два жили кабелю Ethernet, що дозволяє створити єдину і цілісну комунікаційну архітектуру, яка простягається від датчика до хмари.

SPE є відповіддю на потреби сучасної промисловості, дозволяючи використовувати єдину комунікаційну інфраструктуру в широкому спектрі додатків, де дані мають ключове значення. Ця концепція базується на можливості розширення Ethernet-з'єднання до найнижчого рівня в комунікаційній ієрархії, тобто до датчиків, де досі широкосмугові з'єднання були неможливими або непрактичними. Таким чином, SPE пропонує рішення для ефективної передачі даних, навіть у випадку компактних пристроїв, що вимагають великого діапазону, що є ключовим для розвитку IIoT та сучасної промислової комунікації.

Ключові переваги Single Pair Ethernet: мінімізація кабельної розводки, швидкість, масштабованість

Мінімізація кабельної розводки: Технологія Single Pair Ethernet мінімізує роботи, пов'язані з кабельною розводкою, оскільки вимагає лише однієї пари проводів. Ця ж пара проводів використовується для живлення датчиків за допомогою Power over Data Line (PoDL) та для швидкої цифрової передачі точних вимірювальних значень. Завдяки цьому установка та запуск системи є простими та безпроблемними.

Швидкість: Пропонує різні швидкості передачі даних, від 10 Мбіт/с до 1 Гбіт/с, що дозволяє адаптувати рішення до конкретних потреб додатків. Це робить його ідеальним рішенням для систем, що вимагають швидкої та надійної передачі даних, таких як автоматизація виробництва та робототехніка.

Масштабованість: однопарний Ethernet полегшує розширення існуючих систем. Його проста архітектура дозволяє легко додавати нові пристрої та модулі без необхідності значного перепроектування всієї мережевої інфраструктури. Ця гнучкість є ключовою в швидко розвиваючійся галузі, дозволяючи легко адаптуватися до мінливих потреб.

Додаткові переваги SPE:

• Гнучка установка завдяки дальності дії до 1000 м
• Підвищена стійкість до електромагнітних перешкод
• Нижче енергоспоживання
• Безпечна та точна передача «цифрових вимірювальних значень» у режимі реального часу
• Інтегроване живлення PoE (Power over Ethernet)
• Прямий доступ до Ethernet з контролерів ПЛК та систем SCADA

Застосування технології SPE в промисловості

Технологія Single Pair Ethernet відкриває нові можливості в багатьох галузях промисловості. Ось декілька прикладів її застосування:

Автоматизація виробництва: Ця технологія може бути використана для з'єднання між собою машин і пристроїв в автоматизованих виробничих системах. Це дозволяє здійснювати швидку і надійну передачу даних, що є необхідним для ефективної роботи виробничих ліній. У цьому застосуванні добре зарекомендували себе, наприклад, датчики вологості та температури hydroTRANS S20, які допомагають підтримувати відповідні кліматичні умови у виробничих процесах.

Енергетична промисловість: В енергетичному секторі допомагає контролювати та керувати розподілом енергії, а також може полегшити інтеграцію відновлюваних джерел енергії в енергетичну мережу. Датчики тиску SPE, такі як DELOS S02, можуть використовуватися в електростанціях для контролю тиску в парових або газових системах.

Харчова промисловість: У харчовій промисловості технологія Single Pair Ethernet відіграє ключову роль в автоматизації виробництва, забезпечуючи швидку та надійну передачу даних між машинами та пристроями. Це необхідно для ефективності виробничих ліній, особливо в контексті моніторингу критичних параметрів якості продукції. Витратоміри flowTRANS MAG H20 можуть використовуватися для моніторингу потоку рідин і газів у виробничих процесах, наприклад, під час дозування сировини, контролю процесу ферментації та наповнення упаковок або моніторингу потоку сусла в пивоварні.

Інтелектуальні будівлі: Технологія однопарного Ethernet може використовуватися для управління системами HVAC, освітленням та безпекою в інтелектуальних будівлях.

Автомобільна промисловість: У цій галузі Single Pair Ethernet використовується для з'єднання різних систем у транспортних засобах, таких як системи безпеки та інформаційно-розважальні системи. Він також може полегшити діагностику та обслуговування транспортних засобів.

Окрім вищезазначених прикладів, SPE також може використовуватися в інших галузях промисловості, таких як:

• Хімічна промисловість
• Машинобудівна промисловість
• Паперова промисловість
• Фармацевтична промисловість

Приклад застосування пристроїв SPE: Моніторинг клімату у виробничому цеху

Проблема: Контроль температури та вологості у виробничому цеху є необхідним для забезпечення якості виробленої продукції, комфорту працівників та належного функціонування обладнання. Традиційні системи моніторингу можуть бути складними та дорогими в обслуговуванні.

Рішення на основі SPE:

1. Інтелектуальні датчики SPE: Спеціальні датчики температури та вологості, що використовують технологію SPE, розміщені в стратегічних точках виробничого цеху. Датчики SPE потребують лише однієї пари проводів для живлення та передачі даних.

2. Перемикач SPE: Датчики підключаються до спеціального перемикача SPE, який відповідає за збір та обробку їхніх даних.

3. ПЛК-контролер і система SCADA/CLOUD: Перемикач зв'язується з ПЛК-контролером (наприклад, JUMO variTRON 500). ПЛК обробляє дані з датчиків і може надсилати сигнали до систем регулювання кліматичних параметрів (наприклад, вентиляція, опалення). Паралельно інформація з датчиків надходить до системи JUMO SCADA/CLOUD.

4. Моніторинг керівником: Керівник виробничого відділу, використовуючи планшет або комп'ютер, може в режимі реального часу контролювати температуру і вологість у цеху за допомогою системи JUMO. Доступ до цієї інформації дозволяє приймати рішення, що оптимізують умови у виробничому цеху.

5. Безпека (опціонально): Якщо виробниче підприємство бажає мати додаткову можливість дистанційного керування та моніторингу системи, можна впровадити VPN-з'єднання (віртуальна приватна мережа) з брандмауером. Це забезпечить безпечний доступ до системи клімат-контролю з будь-якої точки світу.

Про автора

Мене звуть Евеліна Шміт, і я вже кілька років займаюся контент-маркетингом, поєднуючи свої професійні навички з пристрастю до написання текстів. Я переконана, що навіть найбільш технічні теми можна подати цікаво і доступно для всіх. Поза роботою я реалізую свої творчі здібності, створюючи колажі з газетних вирізок. Вільний час люблю проводити активно, вигулюючи собаку або займаючись бігом.

Коментарі

Ми закликаємо вас залишати коментарі через форму нижче. Вони будуть опубліковані онлайн після затвердження в межах нашого процесу перевірки.