ساده سازی کابل کشی با فناوری نوین SPE

اترنت تک زوج با تنظیم استانداردهای مربوطه برای استفاده در صنعت آماده می شود. SPE یک فناوری عمومی است که در آن کاربران با رویکردهای انحصاری متفاوت در انتخاب های خود مواجه نمی شوند. ظهور فن آوری های مهم تحول آفرین امروزی، بندرت با لحظات خاص مانند سخنان مخترع بزرگ الکساندر گراهام بل که عصر انتقال صدا را آغاز کرد، مواجه می شود. در مورد اترنت تک زوج(SPE)، هیچ لحظه خاصی برای ایجاد آن وجود ندارد جز تلاش هماهنگ صنعت برای تحقق بخشیدن به آن.

اترنت تک زوج چیست؟

بیش از یک دهه طول کشید تا SPE از مفهومی که در ابتدا توسط شرکت های خودروسازی برای کاهش وزن کابل وسایل نقلیه پیش بینی می شد به یک راه حل ارتباطی داده برای کمک به توسعه پتانسیل عظیم کارخانه های دیجیتال، تکامل یابد. SPE ایجاد یک شبکه از لایه پایین دست تا Cloud مبتنی بر اترنت را برای اکوسیستم های IIoT عملی می کند. این یک فناوری نوین می باشد که باعث خواهد شد در خیلی از بخش ها از سیستم های فعلی در شرایط بهینه تری استفاده گردد و با توجه به عمومیت استفاده کاربران از این فناوری، کاربران همچون گذشته بین گزینه های مختلف مانند زمانی که بین فناورای VHS و یا Betamax باید یکی را انتخاب می کردند، سردرگم نخواهند شد.

همانطور که گفته شد، SPE چیزی فراتر از مجموعه ای از زیرساخت است. این یک اکوسیستم کاملاً جدید است که کاربری های نوین را محقق می سازد. محیط تولید دیجیتال به صدها، حتی هزاران حسگر هوشمند، فعال کننده، سیستم کنترل تصویری، سوئیچ و کنترل برای جمع آوری داده ها جهت نظارت و بهینه سازی فرایند، تولید انعطاف پذیر، مدیریت انرژی در لحظه، عملیات نگهداری قابل پیش بینی، افزایش ایمنی محل کار و موارد دیگر نیاز دارد. این دستگاه ها به سرعت انتقالی بیش از سیستم های فیلدباس نیاز دارند، در حالی که زیرساخت های اترنت موجود بسیار بزرگ و گران هستند.

کابل های سبک و نازک تر SPE -تا 75 درصد کوچکتر- و توانایی ارائه همزمان داده و برق از طریق یک جفت سیم مسی به هم تابیده شده، آن را به یک راه حل ایده آل برای کابل کشی جهت اتصالات TCP/IP تبدیل می کند. یک بسته کابل 100 متری SPE معمولی حدود هفت پوند وزن دارد. وزن یک بسته 100 متری کابل اترنت چهار زوج حدود 15 پوند است. این اختلاف وزن بیشتر به خاطر کاهش مس مصرفی در کابل می باشد که خود به کاهش هزینه ها بشدت کمک می نماید.

فناوری مکمل اترنت

لازم به ذکر است که SPE به عنوان یک مکمل برای تکنولوژی اترنت سریع(Fast) یا اترنت گیگابیتی(GBit) است و نه جایگزین آن. در حالی که آن پروتکل های اترنت از دو یا چهار زوج سیم مسی به هم تابیده استفاده می کنند، تک زوج به هم تابیده SPE سرعت 100 مگابیت بر ثانیه (100BASE-T1) و 1 گیگابیت بر ثانیه (1000BASE-T1) را به ترتیب در فاصله های 15 یا 40 متر، یا سرعت 10 مگابیت بر ثانیه را (10BASE-T1) تا 1000 متر پشتیبانی می نماید. این دامنه گسترده -که اترنت معمولی فاقد آن است- زمینه اتصال ادوات مختلف را در شبکه با یک پروتکل SPE یکپارچه فراهم می کند. SPE می تواند به درهم آمیختن فن آوری های مختلف انتقال پایان دهد. بازدهی بالای SPE (پهنای باند تا 600 مگاهرتز و سرعت تا 1 گیگابیت بر ثانیه) و قابلیت Plug and play آن به این معنی است که می تواند جایگزین سیستم های فیلد باس شود. برای تبادل داده بین فیلد باس و اترنت به گیت وی های شبکه و مبدل های پروتکل نیازی نیست. تعمیر و نگهداری ساده تر خواهد بود و تولیدکنندگان محصولات اتوماسیون مجبور نیستند چندین نسخه از پروتکل فیلد باس عرضه نمایند و فقط بر اساس پروتکل اترنت تولید می کنند.

پیاده سازی یک استاندارد جدید SPE همچنین به لطف سازگاری با استانداردها، امنیت سرمایه گذاری زیادی را ایجاد می کند. در ماه ژانویه، کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC) با منتشر کردن IEC 63171-6، رابط صنعتی Harting’s T1 را به عنوان استاندارد اتصال محیط های صنعتی (MICE2 و MICE3) ایجاد کرد. در سال 2016، هارتینگ پیشنهاد کرد که رابط صنعتی T1 که در آن سال با اتصال IP20 پیاده سازی کرده بود، به عنوان استاندارد جهانی تصویب شود. دو سال بعد، فرآیند انتخاب رسمی توسط ISO/IEC و انجمن صنعت ارتباطات از راه دور (TIA) به درخواست IEEE آغاز شد. بیش از 20 هیئت متخصص ملی در آن شرکت کردند. این امر منجر به استاندارد IEC 63171-6 مبتنی بر رابط صنعتی T1، همراه با یک رابط استاندارد برای محیط ساختمان (MICE1) که توسط CommScope پیشنهاد شده و به عنوان IEC 63171-1 منتشر شده است. استانداردها خط مشی تولید و تست مشترک را تعیین می کنند. IEC 63171-6 شامل تمام مشخصات لازم و توالی آزمایش برای اتصال SPE بر اساس T1 صنعتی است و در استانداردهای کابل کشی ساختیافته سری ISO/IEC 11801-z گنجانیده شده است. این استانداردها دستورالعمل هایی در مورد ساخت لینک های انتقال SPE ارائه می دهند:

ساختار کابل کشی

اجزای مختلفی جهت برآورده کردن ویژگی های عملکردی و محدودیت های استاندارد برای تأیید کابل کشی وجود دارند. قابلیت سازگاری یک عامل کلیدی است سازگاری بین دستگاه ها و کابل کشی بسیار حائز اهمیت و مهم است. تجهیزات ساخته شده توسط سازنده های مختلف باید بدون آداپتورهای پیچیده به راحتی به هم متصل شوند. Power over Data Line (PODL) -تحویل برق علاوه بر داده از طریق اترنت تک زوج- توسط IEEE 802.3bu-2016 با 10 کلاس قدرت از 0.5 W تا 50 W استاندارد شده است. در مقابل، جایی که دسته بندی محصولات به هر دلیلی از استاندارد جهانی برخوردار نیستند، هشدار دهنده است و خریداران باید مراقب باشند.

وقتیکه با بسیاری از شرکت های بزرگ ماشین سازی و اتوماسیون صحبت می کنیم و در مورد ارتباطات بی سیم در مقابل کابلی، بازخورد همیشه یکسان است. تا زمانی که مجبور باشید برق را به تمام سنسورها و فعال کننده ها برسانید، به هر حال به یک کابل احتیاج خواهید داشت. چرا برای ارتباطات نیز از همان کابل استفاده نمی شود؟

آنها نگران قابلیت اطمینان شبکه بی سیم، تداخل سیگنال یا قطع شدن آن هستند. تأخیر یک مسئله باقیمانده است، البته با تکنولوژی 5G نسبت به 4G تاخیر کمتر است. در مورد اترنت ، با ظهور فن آوری شبکه حساس به زمان، این شبکه از ارتباطات قابل اعتماد و تعیین کننده ای برای برنامه ها و فرآیندهای مهم برخوردار است.

با پشتیبانی نهادهای استاندارد بین المللی IEEE 802.3 ،ISO/IEC و TIA 42 برای SPE، تولیدکنندگان دستگاه در حال توسعه اجزاهای زیرساخت و دستگاه هایی هستند که از آنها پشتیبانی خواهند کرد.

چیپست های نمونه اولیه در گردش هستند و انتظار می رود چیپست های تجاری در اواخر سال جاری عرضه شوند. در عرض چند سال انتظار داشته باشید که اولین سری سنسور هوشمند و فعال کننده های دارای اتصال SPE را مشاهده کنید.