單對以太網(wǎng)（SPE）技術為現(xiàn)代通信基礎設施帶來了真正的附加價值。Phoenix Contact憑借在SPE領域的全面產(chǎn)品組合，提供技術解決方案和跨行業(yè)專業(yè)知識。

與傳統(tǒng)以太網(wǎng)解決方案相比，SPE僅需一對線纜即可同時傳輸數(shù)據(jù)和電力，而傳統(tǒng)以太網(wǎng)通常需要兩對甚至四對線纜。該技術可在遠至1,000米距離內(nèi)提供10Mbps傳輸速率，或在40米范圍內(nèi)實現(xiàn)高達1Gbps的速率，能夠滿足包括智能測量變送器和攝像系統(tǒng)等對傳感器聯(lián)網(wǎng)要求非常高的應用。因此，SPE適用于許多過去受制于數(shù)據(jù)速率、通信距離和通信流暢度的應用場景。

連接距離可達1,000米

傳統(tǒng)以太網(wǎng)解決方案的一大局限是點對點連接的極限距離僅為100米，因而生產(chǎn)線和傳送帶等工業(yè)系統(tǒng)必須安裝額外的中繼器或交換機來延長傳輸距離。這不僅增加了潛在故障點，還帶來了額外的維護成本。而SPE技術僅使用一根電纜，即可在長達1,000米的距離上以10Mbps的速率傳輸數(shù)據(jù)，而且還可以選用數(shù)據(jù)線供電（PoDL）技術。因此，SPE解決方案未來有望取代特定的現(xiàn)場總線技術。

此外，SPE還適用于構建復雜的網(wǎng)絡拓撲結構。

憑借10Mbps到1Gbps的傳輸速率，SPE可以實現(xiàn)多種應用。目前，IEEE 802.3標準化組織正在討論具有擴展性能框架的SPE標準，以實現(xiàn)短距離（15米內(nèi)）不低于10Gbps的數(shù)據(jù)速率，以及在長至500米的距離內(nèi)實現(xiàn)100Mbps的數(shù)據(jù)速率。這些新標準將進一步拓展SPE的應用場景。

流暢且安全的數(shù)據(jù)通信

在傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)中，通常存在以太網(wǎng)與多個現(xiàn)場總線系統(tǒng)并存的情況。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）的發(fā)展，以及更高效的通信系統(tǒng)逐漸取代現(xiàn)場總線，這些傳統(tǒng)拓撲結構正在逐步淘汰。在各種需要傳感器和/或網(wǎng)絡之間流暢通信的應用領域中，都可以觀察到類似的轉變。對這些應用而言，流暢、安全的數(shù)據(jù)連接至關重要。

經(jīng)濟高效的工廠自動化

當前，一個普通的工廠每天會產(chǎn)生約1TB數(shù)據(jù)，并且這一數(shù)據(jù)量仍在持續(xù)增長。實現(xiàn)持續(xù)通信對于有效地評估這些數(shù)據(jù)至關重要。SPE可確保從傳感器到云端的持續(xù)網(wǎng)絡連接。此外，隨著工業(yè)應用中傳感器和智能終端設備數(shù)量的增加，SPE提供了簡單、安全、緊湊且經(jīng)濟高效的布線解決方案。與目前常見的總線與以太網(wǎng)組件組合方案相比，未來基于SPE解決方案的基礎設施建設將顯著降低成本。

SPE與機器人：節(jié)省空間，提升性能

SPE在自主和協(xié)作機器人應用中具備諸多優(yōu)勢。它的數(shù)據(jù)傳輸速率高于傳統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)，使機器人與控制器之間能夠以更高的采樣率和更大的數(shù)據(jù)量進行通信。此外，SPE能夠簡化布線，僅需一條電纜即可同時傳輸數(shù)據(jù)和電力。未來，為滿足超出PoDL標準的高功率需求，還將推出混合SPE解決方案，將數(shù)據(jù)和電源觸點集成在一個連接器中。使用較少的電纜和連接，可以減少疲勞損壞風險、加速故障排除，并簡化維護工作。此外，SPE電纜的彎曲半徑更小，因而這項技術還能大幅優(yōu)化機器人系統(tǒng)的設計。

SPE在過程自動化中的應用

在石油和天然氣等領域的過程自動化中，生產(chǎn)設施通常占地廣闊，里面還有巨大的建筑或儲罐。對許多企業(yè)而言，實現(xiàn)全球設施的全面狀態(tài)監(jiān)控和遠程控制、確保從傳感器到云端或ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流一致，是一件至關重要的事情。SPE可以提供無需信號調(diào)制設備或網(wǎng)關的高效網(wǎng)絡結構，結合PoDL技術還可在這些應用中實現(xiàn)數(shù)據(jù)和電力同時傳輸。

適用于防爆區(qū)域的APL技術

針對防爆區(qū)域（0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)）對數(shù)據(jù)和電力傳輸?shù)母咭螅呒壩锢韺樱ˋPL）這一單獨的SPE標準應運而生，用于過程工業(yè)等領域。APL結合了IEEE 802.3cg的10BASE-T1L標準與IEC TS 60079-47，2021-03（2-WISE）標準（2-WISE =雙線本質(zhì)安全以太網(wǎng)），確保將防爆和本質(zhì)安全方法納入考慮。

這項技術還可以覆蓋長距離傳輸（主線1,000米、支線200米）的需求，并且支持不同制造商設備和系統(tǒng)間的互操作性，因而能夠獲取并分析大量額外數(shù)據(jù)，用于預測性維護等措施。

APL為石油、天然氣和化工等行業(yè)提供了安全、高效且面向未來的網(wǎng)絡解決方案，同時具備諸多優(yōu)勢。這項技術還可利用現(xiàn)有布線和以太網(wǎng)協(xié)議（如EtherNet/IP、HART-IP、OPC UA和PROFINET），經(jīng)濟高效地對現(xiàn)有系統(tǒng)進行現(xiàn)代化升級。

SPE在能源行業(yè)中的優(yōu)勢

SPE還能為可再生能源領域帶來優(yōu)勢。此類能源具有波動性，需要進行智能管理才能加以利用，因而智能數(shù)據(jù)管理尤為重要。無論是風力發(fā)電機還是光伏系統(tǒng)，都必須隨時測量所產(chǎn)生的能量，并以智能的方式饋入電網(wǎng)，同時還必須滿足特殊要求。

例如，現(xiàn)代風力發(fā)電機從機艙到地面的距離往往超過100米，傳統(tǒng)的銅纜以太網(wǎng)連接無法覆蓋這樣的距離，因而運營商通常會采用光纖或無線方案。在太陽能園區(qū)和電力并網(wǎng)/燃氣系統(tǒng)中，也必須覆蓋100米以上的距離。而SPE則可憑借其遠距離傳輸優(yōu)勢滿足此類需求。

工業(yè)應用中的標準化連接器方案

單對以太網(wǎng)的標準化連接器方案現(xiàn)已確定。這是一項期待已久的明確決定，在PROFINET廣泛應用的工廠自動化領域更是被視為重要的里程碑。通過為控制柜、現(xiàn)場和混合安裝中的應用提供統(tǒng)一的連接器模式，這一連接元器件將為通用SPE標準鋪平道路。SPE連接器系統(tǒng)目前正在考慮納入到國際標準中。這種新一代產(chǎn)品代表著工業(yè)向未來邁出的又一步。

SPE的連接方式：連接器或接線端子

SPE憑借其多功能性，在工業(yè)應用和其他眾多領域都能大顯身手。在開發(fā)傳感器等智能終端設備時，設備制造商還必須考慮連接技術。然而，選擇哪種連接技術往往取決于具體應用。現(xiàn)場設備通常需要IP防護。除了可以在此類現(xiàn)場設備中集成IP防護連接器外，還可以選擇使用電纜接頭來達到所需的防護等級。因此，經(jīng)過測試并適用于SPE數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a href="http://m.brongaenegriffin.com/v/tag/82/" target="_blank">PCB接線端子也可用于設備內(nèi)部。這種做法具有多項優(yōu)勢。

一方面，設備制造商可以根據(jù)需要自由決定小型SPE接線端子在PCB上的位置。

另一方面，廣為人知的螺釘和Push-in連接技術也為現(xiàn)場安裝人員提供了便利。根據(jù)此類設備的安裝位置，技術人員面臨著各種挑戰(zhàn)。SPE電纜的白線和藍線具有清晰的顏色編碼，即使在難以接近或照明條件不理想的環(huán)境中也能直觀明確地分辨，從而避免安裝過程中出錯。

節(jié)省空間的連接技術

除了安裝具有IP防護現(xiàn)場設備外，SPE PCB接線端子在IP20環(huán)境（如建筑技術場景）中也具備其優(yōu)勢。在這些場景中，連接器往往由于空間限制而無法使用，例如在配電箱甚至嵌入式插座中的應用。而接線端子恰恰是節(jié)省空間的理想選擇。這些接線端子可以讓嵌入式安裝設備和DIN導軌設備直接通過SPE電纜連接，并將它們集成到網(wǎng)絡中。

結語

在許多其他領域中，基于IP的單對以太網(wǎng)都可以成為有用的補充或重建解決方案——原則上，所有需要在遠距離和空間有限的情況下進行基于IP的一致通信的應用都是如此。Phoenix Contact很早就開始關注單對以太網(wǎng)的潛力，現(xiàn)已成為集成該項技術的專業(yè)合作伙伴。這是一項具有巨大潛力的關鍵技術。

在數(shù)字化的浪潮中，Phoenix Contact的專家們積累了豐富的專業(yè)知識，掌握了正確的工具，并提供了必要的個性化服務，以實現(xiàn)單對以太網(wǎng)，并將其集成到各種領域中，應對未來的挑戰(zhàn)。