Vlastnosti SPE robia ethernetovú technológiu inovatívnou v širokom spektre aplikácií, a preto predstavuje skutočnú pridanú hodnotu pre najmodernejšie komunikačné infraštruktúry. Ethernetové riešenia používané v rôznych priemyselných odvetviach tradične vyžadujú dva páry vodičov. S príchodom gigabitového ethernetu a zvýšenou rýchlosťou prenosu dát dokonca štyri páry vodičov. Jednopárový ethernet pracuje len s jedným párom vodičov a dokáže prenášať údaje a napájanie súčasne. Prenosová rýchlosť dosahovaná touto technológiou – od 10 Mbps pri maximálnej prenosovej vzdialenosti 1 000 m až po 1 Gbps pri maximálnej prenosovej vzdialenosti 40 m – je dostatočná aj v tých najnáročnejších úlohách, napríklad v aplikáciách, ktoré zahŕňajú náročné použitie sieťovej technológie snímačov so skenermi alebo kamerami. Jednopárový ethernet je preto vhodný na použitie v mnohých oblastiach, ktoré boli predtým obmedzované z hľadiska rýchlosti prenosu dát, dosahu a bezproblémovej komunikácie.

Komunikácia až do 1 000 metrov

Jedným z kľúčových obmedzení tradičných ethernetových riešení je napríklad maximálna dĺžka len 100 m na spojenie bod – bod. Na pokrytie väčších vzdialeností v priemyselných systémoch, napríklad na výrobných linkách a dopravných pásoch, sa doteraz museli používať opakovače rozhrania náchylné na chyby, ktoré vedú k dodatočným údržbárskym prácam. Technológia SPE na druhej strane umožňuje pripojenie rôznych zariadení na vzdialenosť až 1 000 metrov s prenosovou rýchlosťou 10 Mbps iba pomocou jedného kábla a tiež voliteľné použitie technológie Power over Data Line (PoDL). Riešenia s využitím technológie SPE a rýchlosťou prenosu dát až 10 Mbps budú v budúcnosti schopné nahradiť špecifické prevádzkové komunikačné zbernice a technológie.

Rýchlosť 1 Gbps a viac

Vďaka SPE možno konzistentne zostaviť komplexné sieťové topológie s bránami na pripojenie rôznych systémov a spravovať ich pomocou jednotných ethernetových služieb. S prenosovou rýchlosťou 10 Mbps až 1 Gbps môže SPE splniť požiadavky najširšieho spektra aplikácií. V súčasnosti sa diskutuje o ďalších štandardoch SPE pre dátovú rýchlosť vyššiu ako 10 Gbps, rýchlejšie na krátke vzdialenosti (<15 m), ako aj 100 Mbps alebo 1 Gbps na vzdialenosť do 500 m. Tieto nové normy otvoria spektrum SPE pre ešte viac oblastí použitia.

Bezproblémová a bezpečná komunikácia

Klasické priemyselné systémy boli často založené na ethernetovej sieti, ako aj na veľkom počte zbernicových systémov na úrovni prevádzky. Nástup priemyselného internetu vecí (IIoT) a potreba nahradiť prevádzkové zbernice efektívnejšími komunikačnými systémami robí tieto zavedené topológie zastarané. Podobný posun možno pozorovať vo všetkých oblastiach, ktoré vyžadujú bezproblémovú komunikáciu medzi snímačmi a sieťami. Pre takéto aplikácie je kritické bezproblémové a bezpečné dátové pripojenie.

Nákladovo efektívna automatizácia výroby

Priemerný výrobný podnik dnes generuje približne jeden terabajt údajov za deň. Tento objem údajov bude s veľkou pravdepodobnosťou narastať. Na efektívne vyhodnocovanie týchto údajov je nevyhnutná nepretržitá komunikácia. Tu môže SPE zabezpečiť konzistentnú sieť, od snímačov až po cloud. Vo svetle rastúceho počtu snímačov a inteligentných koncových zariadení používaných v priemyselných aplikáciách ponúka SPE ideálne riešenie kabeláže – jednoduché, bezpečné, kompaktné a cenovo výhodné.

SPE a roboty: priestorovo úsporné a vysokovýkonné

SPE prináša množstvo výhod aj tam, kde sa používajú autonómne a kolaboratívne roboty. S rýchlosťou prenosu dát vyššou ako pri konvenčných prevádzkových zbernicových systémoch umožňuje robotom a riadiacim systémom vzájomnú komunikáciu s vyššou vzorkovacou rýchlosťou a zvýšeným objemom dát. K tomu sa pridala zjednodušená kabeláž s údajmi a napájaním len v jednej linke. Aby bolo možné v budúcnosti zvládnuť požiadavky na výkon, ktoré presahujú definované štandardy PoDL, budú k dispozícii aj hybridné riešenia SPE, ktoré obsahujú dátové a napájacie kontakty len v jednom konektore. Zníženie počtu káblov a pripojení má za následok menej chýb, rýchlejšie riešenie problémov a jednoduchšiu údržbu.

Automatizácia budov: riadenie v reálnom čase pomocou SPE

Novo postavené alebo prerobené inteligentné budovy spĺňajú vysoké štandardy bezpečnosti a účinnosti. Pri spracúvaní potrebných údajov v reálnom čase musia (IIoT) zariadenia, ako sú snímače, termostaty a kamerové systémy, nepretržite komunikovať s cloudom. Single Pair Ethernet je ideálny na združovanie a preposielanie údajov generovaných veľkým počtom aplikácií v rámci budovy. Okrem toho sú komponenty SPE výrazne kompaktnejšie ako bežné konektory RJ45, čo znamená, že hustota pripojenia sieťových zariadení v budove sa môže zvýšiť. Štandard 10BASE-T1S s možnosťou multidrop umožňuje navzájom prepojiť množstvo snímačov v líniovej topológii a „preskakovať“ z jedného zariadenia na druhé s cieľom pripojenia všetkých týchto zariadení do siete. To vytvára základ sieťového pripojenia svetelných, teplotných, dymových a vzduchových snímačov, ako aj ovládačov okien a žalúzií. Zjednotenie OT a IT na rovnakej platforme otvára väčší výber produktov, zjednodušuje údržbu a znižuje náklady.

SPE – základ trvalo udržateľných energetických riešení

Inteligentné spracovanie údajov je kľúčovým predpokladom trvalo udržateľnej energie. Veterné turbíny a fotovoltické systémy musia byť schopné kedykoľvek merať vyrobenú energiu a synchronizovať sa s inteligentnou energetickou sieťou. V súčasných veterných turbínach nie je možné dátové spojenie z gondoly do základne systému s konvenčnými ethernetovými pripojeniami na báze medi pre výšku, ktorá často presahuje 100 metrov. V týchto prípadoch operátori stále uprednostňujú optické vlákna alebo bezdrôtové riešenia. SPE je praktickým riešením pre takéto spojenia. V solárnych parkoch a systémoch Power-to-Grid/Gas sa často musia prekonávať aj vzdialenosti viac ako 100 metrov medzi kľúčovými spojovacími uzlami. S rozšíreným dosahom môže v týchto prípadoch stačiť aj Single Pair Ethernet.

Konzistentný, globálny tok údajov: automatizácia procesov a SPE

V oblasti automatizácie procesov, napríklad v sektore ropy a zemného plynu, sú často obrovské lokality, v ktorých sa nachádzajú masívne budovy alebo nádrže. Pre veľký počet spoločností je tu nevyhnutný kompletný prehľad o stave a diaľkové ovládanie všetkých globálnych lokalít s konzistentným tokom údajov od snímačov až po cloud. SPE môže poskytnúť efektívne sieťové štruktúry bez potreby sprostredkovateľských sieťových zariadení na moduláciu signálu alebo brán. Power over Data Line (PoDL) v kombinácii s SPE prináša výhody súčasného prenosu dát a energie aj v týchto aplikáciách.

Bezpečné a efektívne: technológia APL založená na SPE

Pokročilá fyzická vrstva (Advanced Physical Layer – APL) je samostatný štandard SPE pre vysoko citlivú oblasť automatizácie. Ide o ideálne riešenie pre spracovateľský priemysel, ktoré dokáže uspokojiť vysoké nároky na prenos údajov a energie aj v prostredí chránenom proti výbuchu (zóny 0, 1 a 2). APL používa štandard 10BASE-T1L z IEEE 802.3cg spolu so štandardom IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE; 2-WISE = 2-Wire intrinsically Safe Ethernet), a teda podporuje metódy ochrany proti výbuchu vrátane iskrovej bezpečnosti. Okrem iných výhod táto technológia umožňuje preklenúť veľké vzdialenosti (dĺžka hlavnej vetvy až 1 000 m, odbočky až 200 m), vzájomnú spoluprácu zariadení a systémov od rôznych výrobcov, získavanie a analýzu veľkého množstva dodatočných údajov pri meraní, ako aj prediktívnu údržbu. Najmä pre ropný, plynárenský a chemický sektor prináša APL nové riešenia efektívneho štruktúrovania sietí.

Tomáš Kura
obchod.sk@phoenixcontact.com