اترنت تک زوج (Single-pair Ethernet یا SPE) یک فناوری ارتباطی است که امکان انتقال داده از طریق یک زوج سیم تابیده را فراهم می کند و در برخی پیاده سازی ها، توان مورد نیاز تجهیزات نیز از همان مسیر منتقل می شود. در مقایسه با کابل کشی های سنتی چند زوج، استفاده از یک زوج سیم می تواند حجم کابل کشی را کمتر کرده و اجرای شبکه را ساده تر کند.
SPE شامل استانداردهای مختلفی مانند IEEE 802.3cg ،802.3bw ،802.3bp و 802.3ch است که هر کدام برای سرعت و فاصله انتقال مشخصی طراحی شده اند. به همین دلیل، این فناوری می تواند در سناریوهای مختلف، از اتصال تجهیزات نزدیک به محل فرایند تا ارتباط با بخش های بالاتر شبکه، مورد استفاده قرار گیرد.
یکی از مهم ترین کاربردهای SPE در صنعت، اتصال تجهیزات فیلد و تجهیزات نزدیک به فرایند به شبکه اصلی است. این فناوری کمک می کند داده های تجهیزات در پایین ترین سطح شبکه، بدون نیاز به کابل کشی های حجیم و پیچیده، به بخش های بالاتر شبکه منتقل شوند و ارتباط میان تجهیزات فیلد و زیرساخت شبکه صنعتی یکپارچه تر شود.
ویژگی های کلیدی اترنت تک زوجی
اترنت با دو سیم
طراحی SPE بر پایه یک زوج سیم تابیده کار می کند؛ بنابراین نسبت به کابل های چند زوج، به کابل و تجهیزات جانبی کمتری نیاز دارد. این موضوع می تواند حجم کابل کشی، هزینه مواد اولیه و زمان مورد نیاز برای نصب و راه اندازی شبکه را کاهش دهد.
فاصله انتقال بیشتر
اترنت SPE از سرعت ها و فواصل انتقال مختلف پشتیبانی می کند. برای مثال، استاندارد 10BASE-T1L امکان انتقال داده تا فاصله 1000 متر را فراهم می کند و به همین دلیل، برای اتصال تجهیزات فیلد در نقاط مختلف یک سایت صنعتی گزینه مناسبی است.
انتقال همزمان برق و داده
در SPE می توان برق و داده را از طریق یک زوج سیم منتقل کرد. این روش که با عنوان Power over Data Line یا (PoDL) شناخته می شود، در بسیاری از کاربردهای صنعتی نیاز به کابل کشی جداگانه برای برق تجهیزات را کاهش می دهد و اجرای اتصال تجهیزات در محل را ساده تر می کند.
اترنت Single-pair ؛ بستری برای تحول دیجیتال در صنعت
در فضای صنعتی امروز، تعداد تجهیزات متصل به شبکه و حجم داده هایی که از فرایندهای صنعتی جمع آوری میشوند، روز به روز بیشتر شده است. در چنین شرایطی، اترنت تک زوج (SPE) موگزا می تواند به عنوان یکی از فناوری های ارتباطی مورد نیاز برای توسعه اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) و حرکت به سمت صنعت 4.0 مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از یک زوج سیم برای انتقال داده و در برخی کاربردها برق، به ساده تر شدن اتصال تجهیزات و توسعه زیرساخت ارتباطی در بخش های مختلف سایت صنعتی کمک می کند.
یکی از مهم ترین مزیت های SPE، امکان استفاده از اترنت در سطوح پایین تر شبکه است؛ جایی که تجهیزاتی مانند ابزار دقیق، حسگرها و سایر تجهیزات فیلد در محل فرایند قرار دارند. با استفاده از SPE، این تجهیزات می توانند به شبکه صنعتی متصل شوند و داده های مورد نیاز را مستقیما در اختیار سیستم های بالادستی قرار دهند.
SPE همچنین می تواند به شکل گیری یک زیرساخت ارتباطی یکپارچه تر در شبکه صنعتی کمک کند؛ زیرساختی که در آن تجهیزات مختلف، با وجود تفاوت در نوع کاربرد و نیازهای ارتباطی، بتوانند از طریق اترنت با بخش های مختلف شبکه در ارتباط باشند. این موضوع به ویژه در پروژه هایی اهمیت دارد که قرار است تعداد بیشتری از تجهیزات فیلد به شبکه متصل شوند.
کاربردهای اترنت تک زوج در صنعت
اترنت تک زوج (SPE) با ساده تر کردن اتصال تجهیزات فیلد به شبکه، می تواند در بسیاری از پروژه های صنعتی به توسعه و بهبود زیرساخت ارتباطی کمک کند. استفاده از یک زوج سیم برای انتقال داده و در برخی کاربردها برق، اتصال تجهیزات در محل فرایند را ساده تر کرده و امکان انتقال داده از سطح فیلد به بخش های بالاتر شبکه را فراهم می کند. در ادامه، چند نمونه از کاربردهای SPE را بررسی می کنیم تا ببینیم این فناوری در پروژه های واقعی چگونه می تواند کابل کشی و ساختار شبکه را ساده تر کند و ارتباط تجهیزات صنعتی را بهبود دهد.
صنعت خودروسازی
صنعت خودروسازی همزمان با افزایش تعداد تجهیزات الکترونیکی و نیاز به ارتباطات بیشتر، با چالش هایی مانند پیچیده تر شدن سیم کشی، افزایش وزن خودرو و الزامات سختگیرانه تر برای ایمنی و قابلیت اطمینان روبه رو است. اترنت تک زوج (SPE) با استفاده از یک زوج سیم تابیده، می تواند به ساده تر شدن شبکه ارتباطی داخل خودرو و کاهش حجم و وزن سیم کشی کمک کند. SPE امکان انتقال داده را با استفاده از زیرساختی ساده تر فراهم می کند و به همین دلیل می تواند برای اتصال بخش های مختلف خودرو و تجهیزات الکترونیکی آن مورد استفاده قرار گیرد. این فناوری همچنین می تواند به ایجاد زیرساخت ارتباطی مناسب برای فناوری های جدیدی مانند سیستم های کمک راننده (ADAS) و قابلیت های رانندگی خودکار کمک کند؛ فناوری هایی که به ارتباط مستمر میان تعداد زیادی از حسگرها، واحدهای کنترلی و تجهیزات الکترونیکی نیاز دارند.
اتوماسیون فرایندی
در سیستم های اتوماسیون فرایندی، تجهیزات فیلد معمولا در نقاط مختلف سایت و گاهی در فاصله زیادی از تجهیزات کنترلی و شبکه اصلی قرار دارند. اترنت تک زوج (SPE) با استفاده از استاندارد 10BASE-T1L می تواند داده ها را تا فاصله 1000 متر و تنها از طریق یک زوج سیم تابیده منتقل کند و به ساده تر شدن اتصال این تجهیزات به شبکه کمک کند. بخشی از این تجهیزات در محیط های صنعتی سخت، مناطق دارای خطر انفجار یا محل هایی با تداخل الکترومغناطیسی (EMI) بالا نصب می شوند. در چنین محیط هایی، نحوه کابل کشی، شیلدینگ و اتصال زمین نقش مهمی در حفظ کیفیت و پایداری ارتباط دارد. فناوری (Advanced Physical Layer یا APL) یکی از فناوری های مبتنی بر SPE است که برای استفاده در اتوماسیون فرایندی و محیط های صنعتی سخت طراحی شده است. این فناوری امکان انتقال داده اترنت و تغذیه تجهیزات را در مسافت های طولانی فراهم می کند و می تواند برای اتصال تجهیزات فیلد در محیط های خطرناک به شبکه های بالادستی مورد استفاده قرار گیرد.
اتوماسیون ساختمان
در سیستم های اتوماسیون ساختمان، تجهیزات مختلفی مانند سیستم های تهویه مطبوع (HVAC)، سنسورها، کنترلرها و تجهیزات امنیتی باید با یکدیگر و با سیستم های مدیریتی ساختمان در ارتباط باشند. با افزایش تعداد این تجهیزات، کابل کشی و مدیریت شبکه هم پیچیده تر می شود و یکپارچه کردن بخش های مختلف ساختمان دشوارتر خواهد بود. اترنت تک زوج (SPE) می تواند با ایجاد یک بستر ارتباطی مشترک، اتصال این تجهیزات را ساده تر کند. تجهیزات لبه مانند سنسورها و کنترلرها می توانند از طریق SPE به شبکه متصل شوند و داده های مورد نیاز را به سیستم های مدیریتی و لایه های بالاتر شبکه منتقل کنند. این ساختار همچنین امکان ارتباط تجهیزات ساختمان با سرویس ها و زیرساخت های ابری را فراهم می کند. در نتیجه، SPE می تواند برای ساده تر کردن زیرساخت ارتباطی ساختمان، کاهش حجم کابل کشی و ایجاد ارتباط یکپارچه میان تجهیزات مختلف مورد استفاده قرار گیرد و زمینه را برای توسعه ساختمان های هوشمند و مدیریت بهتر تجهیزات فراهم کند.
اتوماسیون کارخانه
محدودیت در توسعه شبکه، پیچیدگی کابل کشی و دشواری اتصال تجهیزات مختلف به یک زیرساخت مشترک، از چالش های رایج در اتوماسیون کارخانه هستند. اترنت تک زوج (SPE) با استفاده از یک زوج سیم تابیده، می تواند به ساده تر شدن کابل کشی و اتصال تجهیزات در نقاط مختلف کارخانه کمک کند و ارتباط اترنت را تا سطح تجهیزات فیلد گسترش دهد. با اتصال تجهیزاتی مانند سنسورها، کنترلرها و سایر تجهیزات تولید به شبکه، داده های مربوط به وضعیت تجهیزات و فرایندها می توانند در اختیار سیستم های نظارت و کنترل قرار گیرند. این دسترسی به داده، امکان نظارت لحظه ای بر فرایند تولید و واکنش سریع تر به تغییرات یا خطاهای عملیاتی را فراهم می کند؛ موضوعی که برای حفظ کیفیت تولید و رعایت الزامات و استانداردهای صنعتی اهمیت دارد.
سوالات متداول
با گسترش استفاده از اترنت تک زوج (SPE)، پرسش های بیشتری درباره قابلیت ها، کاربردها و مزایای این فناوری مطرح میشود. در این بخش، به تعدادی از سوالات متداول درباره SPE پاسخ میدهیم تا درک روشن تری از این فناوری و کاربرد آن در شبکه های صنعتی داشته باشید.
اترنت تک زوج (SPE) برای انتقال داده از یک زوج سیم تابیده استفاده می کند و بسته به استاندارد، می تواند ارتباط اترنت را در سرعت ها و فواصل مختلف، از جمله تا 1000 متر در استاندارد 10BASE-T1L، فراهم کند.
در اترنت مسی سنتی، برای انتقال داده از چند زوج سیم استفاده می شود. این نوع اترنت در شبکه های رایج امکان دستیابی به سرعت های بالاتر را فراهم می کند، اما فاصله انتقال آن در بسیاری از کاربردهای متداول به ۱۰۰ متر محدود است.
بنابراین، تفاوت اصلی SPE با اترنت مسی چند زوج در شیوه کابل کشی و نوع کاربرد آنهاست. SPE با استفاده از یک زوج سیم، گزینه مناسبی برای اتصال تجهیزات فیلد و تجهیزات نزدیک به فرایند است؛ در حالی که اترنت مسی سنتی همچنان برای شبکه های محلی، اداری و مراکز داده که به پهنای باند بالاتر نیاز دارند، کاربرد گسترده ای دارد.
فیلدباس ها سال هاست در صنایع مختلف برای ارتباط میان تجهیزات استفاده می شوند و همچنان در بسیاری از پروژه ها کاربرد دارند. با این حال، محدودیت هایی مانند سرعت انتقال پایین تر، وابستگی به پروتکل های اختصاصی و دشواری اتصال مستقیم به شبکه های اترنت، می تواند توسعه و یکپارچه سازی آنها با سیستم های بالادستی را محدود کند. اترنت تک زوج (SPE) این امکان را فراهم می کند که ارتباط اترنت تا سطح تجهیزات فیلد گسترش پیدا کند. تجهیزات فیلد می توانند از طریق SPE مستقیما به شبکه اترنت متصل شوند و داده ها را بدون نیاز به تبدیل به شبکه های بالادستی منتقل کنند. بسته به استاندارد و تجهیزات مورد استفاده، SPE همچنین می تواند سرعت و فاصله انتقال متفاوتی را پشتیبانی کند. به همین دلیل، SPE می تواند برای پروژه هایی که به اتصال تعداد بیشتری از تجهیزات فیلد به شبکه اترنت، دسترسی ساده تر به داده ها و توسعه زیرساخت اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) نیاز دارند، گزینه مناسبی باشد. با این حال، جایگزینی فیلدباس با SPE به نیازهای هر پروژه و تجهیزات موجود در آن بستگی دارد.
بله، اما استفاده از SPE در محیط های خطرناک به انتخاب تجهیزات و راهکارهایی نیاز دارد که با الزامات ایمنی این محیط ها سازگار باشند. محیط های خطرناک مناطقی هستند که احتمال ایجاد اتمسفر انفجاری در آنها وجود دارد؛ برای مثال، محل هایی که گاز، بخار یا گرد و غبار قابل اشتعال در شرایط خاص می تواند باعث ایجاد خطر شود. Ethernet-APL یکی از فناوری هایی است که برای اتصال تجهیزات اترنت در اتوماسیون فرایندی و محیط های مستعد انفجار طراحی شده است. این فناوری بر پایه استاندارد 10BASE-T1L کار می کند و امکان انتقال داده و توان را از طریق یک زوج سیم فراهم می کند. تجهیزات و معماری های مبتنی بر Ethernet-APL نیز برای استفاده در محیط های خطرناک، الزامات مربوط به حفاظت در برابر انفجار را در نظر می گیرند.
ترکیب انتقال داده و توان روی یک زوج سیم، امکان ارتباط در فواصل طولانی و قابلیت استفاده در محیط های مستعد انفجار، Ethernet-APL را به گزینه ای مناسب برای اتصال تجهیزات فیلد در شبکه های اتوماسیون فرایندی تبدیل کرده است.
فناوری (Power over Data Line (PoDL در اترنت تک زوج امکان انتقال همزمان داده و توان را از طریق یک زوج سیم فراهم می کند. به این ترتیب، برای برخی تجهیزات صنعتی نیازی به اجرای کابل جداگانه برای ارتباط شبکه و تغذیه وجود ندارد و کابل کشی ساده تر و کم حجم تر انجام می شود. این روش به ویژه زمانی کاربردی است که تجهیزات در نقاط مختلف یا دور از تابلو برق یا کنترل نصب شده باشند. در این شرایط، می توان از همان مسیر ارتباطی برای تامین توان و انتقال داده استفاده کرد و در نتیجه فضای کمتری در داکت ها و مسیرهای کابل کشی اشغال می شود. PoDL در نهایت می تواند نصب تجهیزات لبه شبکه را ساده تر کند و زمان و پیچیدگی اجرای کابل کشی را کاهش دهد. البته امکان استفاده از آن به توان مورد نیاز تجهیز و مشخصات استاندارد و تجهیزات مورد استفاده در شبکه بستگی دارد.
اترنت تک زوج (SPE) و شبکه حساس به زمان (TSN) دو فناوری در بخش های متفاوت شبکه هستند که می توانند در کنار یکدیگر استفاده شوند. SPE مسیر فیزیکی انتقال داده را از طریق یک زوج سیم فراهم می کند، در حالی که TSN با سازوکارهایی مانند همگام سازی دقیق زمان و زمان بندی ترافیک، به انتقال داده با تاخیر قابل پیش بینی و زمان بندی مشخص کمک می کند. به همین دلیل، ترکیب SPE و TSN می تواند برای کاربردهای صنعتی که به ارتباط بلادرنگ و قابل پیش بینی نیاز دارند، مفید باشد. در چنین ساختاری، SPE می تواند اتصال تجهیزات فیلد را فراهم کند و قابلیت های TSN نیز می توانند برای مدیریت و زمان بندی ترافیک در بخش های مختلف شبکه مورد استفاده قرار گیرند. این ترکیب می تواند به توسعه معماری های شبکه صنعتی کمک کند که در آنها ارتباط تجهیزات از سطح فیلد تا بخش های بالاتر شبکه، با زمان بندی و قابلیت پیش بینی بیشتری انجام شود.
برای آشنایی بیشتر با (Time-sensitive Networking (TSN، سری TSN های موگزا را مشاهده کنید.
اتصال تجهیزات فیلد به شبکه صنعتی با سوئیچ اترنت تک زوج موگزا
سری TWS-3010-SPE
سوئیچ اترنت مدیریتی 8 پورتی SPE با سرعت 10 مگابیت و 2 پورت 1 گیگابیت، مجهز به PoDL
ویژگی ها و مزایا
- 8 پورت اترنت تک زوج با استاندارد 802.3cg 10BASE-T1L
- پشتیبانی از کلاس های توان 10، 11 و 12 در PoDL روی هر پورت SPE
- طراحی فشرده برای نصب آسان در فضاهای محدود
- پشتیبانی از پروتکل های صنعتی EtherNet/IP، PROFINET و Modbus TCP
مسیر اتصال تجهیزات صنعتی به اترنت را ساده تر کنید
با راهکارهای اترنت تک زوج (SPE)، انتقال داده در بخش های مختلف شبکه صنعتی می تواند با زیرساختی ساده تر و کم هزینه تر انجام شود. ایوردآریا تجهیزات SPE و راهکارهای مرتبط را متناسب با معماری شبکه و نیاز پروژه تامین می کند و در انتخاب و طراحی زیرساخت نیز مشاوره فنی ارائه می دهد. برای بررسی راهکار مناسب پروژه خود، با تیم فنی ایوردآریا در ارتباط باشید.
محصولات مرتبط
