通过单对以太网，具有传感器和执行器的现场级可以以简单、节省空间和具有成本效益的方式集成到智能工厂和智能建筑中，从而实现从边缘到云端的连续数据流。
SPE系统联盟正在推动这项技术的发展。在众多成员中，有几位成员为连接器的标准化贡献了自己的专业知识。根据IEC 63171-2和IEC 63171-5的国际标准化配合面就是以此为基础。这些包括一个统一的，紧凑的配合面，允许最新的，节省空间的设备设计。第一批产品和解决方案已经实现，并将由系统联盟的一些成员在纽伦堡的SPS上展示。
自20世纪90年代末以来，现场总线已成功地用于自动化应用中的通信。它们仍然是制造和加工工业中传感器/执行器级别使用最广泛的总线系统:它们易于安装，易于维护，并且具有成本效益。然而，它们在智能工厂中已经达到了极限:它们不适合工业物联网(IIoT)的要求，即在没有从传感器到云的接口的情况下进行快速、持续的通信。
这就是为什么根据专家的说法，单对以太网(SPE)将成为传感器/执行器级别的馈线到IP高速网络。这种发展的动力来自于汽车行业，该行业于2008年引入了第一个SPE解决方案。然而，该技术在工厂自动化、过程工业和楼宇自动化方面也具有重大优势。经典以太网由于更高的数据传输速率而需要多达8个核，与之相反，SPE只需要一对核。然而，在工业现场，需要的不是增加传输速率，而是长电缆运行和小型化。SPE在传输长度为1000米时的传输速率为10mbit /s，传输长度为40米时的传输速率为1gbit /s，即使对于要求苛刻的传感器技术，SPE也完全足够了。
为了在市场上建立SPE，在2019年的汉诺威工业博览会上成立了利益联盟。单对系统联盟于2020年4月从该联盟中诞生。该协会目前有33家企业。该组织处理整个SPE生态系统以及在此背景下产生的开放问题。这不仅包括电缆、物理层、连接器、传感器和开关等物理组件，还包括拓扑结构、标准化项目、测试和用例。
从理论到实践
自成立以来，成员公司一直非常积极:在第一步中，他们在根据IEC 63171-2防护等级IP20和IEC 63171-5 M8和M12(防护等级IP67)开发国际标准化配合面方面发挥了重要作用。IP20和IP65/67连接器有一个统一的配合面:例如，IP20跳线可以在没有适配器的情况下插入M8或M12连接。Phoenix Contact产品营销经理Verena Neuhaus解释说:“符合IEC 63171-2的配合面是整个系列标准中最紧凑的，因此完全满足了小型化的需求。”“与RJ45相比，它有可能将端口密度提高一倍，这意味着可以实现更紧凑的设备设计。”
凤凰接触公司现在还开发了相应的设备和电缆连接器，用于工厂自动化、过程自动化和楼宇自动化的单对以太网。符合IEC 63171-2和IEC 63171-5标准的标准接口是办公和工业环境的理想选择。产品组合包括用于各种设计类型的回流焊工艺的预组装搭接电缆和紧凑型设备连接器。
M8设计类型的产品组合还包括用于各种应用的不同电缆类型的预组装搭接电缆。标准M8组件的使用为设备制造商提供了简单设计和灵活布线的优势。现有的外壳几何形状和面板引线可以采用并与SPE插件组装。插入可在直线和角度变化和不同的焊接工艺(THR和SMD)。
Verana Neuhaus:“除了现有的SPE连接器，Phoenix Contact正在开发M12和M12 Hybrid设计类型的新组件。我们将在SPS上展示SPE M12连接器的第一个原型。”
SPE在楼宇自动化领域也具有优势，Reichle & De Massari AG (R&M)的局域网布线市场经理Matthias Gerber解释说:“SPE是将楼宇自动化中的广泛应用连接到数据网络的理想选择。”特别是在服务出口(SO)和小型物联网(IoT)应用之间的“数字天花板区域”，SPE提供了各种可能性。Gerber:“ISO/IEC 11801-6标准已经允许在SO之后使用特定应用的电缆。这为光、温度、烟雾或空气传感器或窗户和百叶窗控制的网络连接解决方案奠定了基础。”
通过SPE，建筑自动化和工业环境中的以太网/ IP通信可以扩展到传感器-执行器级别，取代许多现场总线应用。Matthias Gerber:“无数终端设备可以直接集成到物联网中，而无需昂贵的网关，并通过基于ip的数字化建筑管理系统进行控制。”
为此，R&M开发了基于两种SPE连接器类型的完整布线系统:LC-Cu (IEC 63171-1)和MSP (IEC 63171-2)。R&M在两种SPE连接器系统中都使用绝缘位移连接器(IDC)。R&M电缆系统采用10BASE-T1L协议，传输距离可达600米。
SPE:传输数据和电源
SPE起源于汽车行业。Rosenberger项目管理医疗与工业、联盟董事会成员Thomas Keller:“如今的汽车是连接的缩影，电子设备连接到车载网络。只有这样，未来才能实现自动驾驶。”因此，汽车行业多年来一直在使用罗森伯格的MTD和H-MTD连接器系列。Thomas Keller说:“这与工业自动化类似，在极端条件下，如需要覆盖的大温度范围、冲击和振动、IPx防尘保护、潮湿和小型化在连接系统的设计中发挥着重要作用。”罗森伯格通过RoSPE-HMTD和RoSPE-Industrial (IEC 63171-2和- 5)连接器系列支持未来工业以太网应用的自动化解决方案。
Telegärtner Karl Gärtner GmbH的ICT和DCF业务部门主管Marcel Leonhard也期待着纽伦堡的贸易博览会:“两年前，我们首次在纽伦堡的2019年SPS贸易博览会上作为联盟亮相，现在我们终于有机会在今年的SPS上向公众展示我们在此期间取得的成就。”在技术方面，Telegärtner和其他联盟合作伙伴一样，开发了适用于IP20和IP67范围的SPE连接器，这些连接器将在SPS上展示。
但与此同时，正如Marcel Leonhard所指出的，系统联盟也进一步发展了整个SPE系统:“毕竟，电缆当然在系统中扮演着与连接器同样重要的角色。但是在连接电缆和连接器之前，你必须测试它们是否兼容并正常工作——特别是在使用SPE时。”
这是因为市场上提供了各种各样的电缆，如AWG 22/1到AWG 26/7，所有这些电缆都符合SPE电缆标准IEC 61156，但必须与连接器匹配。Marcel Leonhard:“这就是为什么在联盟中，连接器和电缆制造商合作，匹配合适的产品，并进行循环测试。毕竟，SPE系统联盟的目标不仅仅是推动单个产品的发展，而是整个系统的发展。”
除了减少空间和重量外，另一个优点在于组件的安装。Marcel Leonhard:“现场终端连接器特别适用于电缆路由长度无法预先确定，电缆长度必须在现场灵活确定的情况。同样，不需要特殊工具，不仅可以连接绞合导体电缆，还可以连接固体导体电缆。”
Weidmüller的SAI和IE产品管理主管Simon Seereiner解释了SPE技术的另一个主要优势:“除了数据，电力也可以通过双芯电缆传输。”数据线供电(PoDL)可以在同步数据传输(100mbit)期间将高达60w的功率引导到接口。Seereiner:“这对于大多数传感器应用来说已经足够了。因此，传感器系统可以轻松、廉价地安装在高密度的工业应用中，这反过来有助于提高自动化和网络化水平，同时实现自动化程度不断提高的流程。”
Weidmüller明确关注行业，实现了适用于IP20环境的IEC 63171-2变体连接器和适用于IP67环境的IEC 63171-5变体连接器。针对AWG 26至AWG 22范围内的截面，已经开发了特别用户友好的连接器，既可以用作搭接电缆，也可以作为自由配置的变体。
这种紧凑型连接器的间距为7.62 mm，只有RJ45连接器的一半大小，因此现在可以将10个SPE连接器连接到以前只有5个RJ45连接器的机器上。
节省空间的连接器设计是一个很大的优势，但正如Simon Seereiner所指出的:“SPE的一个更大的优势是由于透明的架构，可以更有效地控制和操作机器。这在参数化、调试和执行工作中节省了大量的资金。在我们进行的一次模拟中，使用SPE技术时，运营成本降低了18%。”
因此，SPE系统联盟并不代表特定的连接器系统或产品。相反，它的活动是针对整个未来的SPE生态系统。该联盟的成功工作导致了TIA的单对以太网联盟(SPEC)和单对以太网系统联盟最近联合起来，旨在共同向全球市场宣传SPE技术的优势。
与此同时，该联盟正在使参与的公司能够更快地开发在产品中更快、更可靠地实现SPE所需的专门知识。
Weidmüller的Simon Seereiner说:“这些合作伙伴共同肩负着将SPE作为端到端的基础设施推向市场的使命。”凤凰接触公司的Verena Neuhaus补充说:“SPE联盟及其成员正在推动整个技术的发展，而这不仅仅包括连接器。”
轮询测试用于评估电缆和连接器的屏蔽特性，即通道。开云体育官网登录平台网址通常，根据IEC 61156-x系列标准，数据电缆及其屏蔽特性在频率范围1 MHz-80 MHz通过传输阻抗描述，在频率范围30 MHz以上通过耦合衰减描述。最新应用SPE 10 Base-T1描述了IEC 61156-13中0.1 MHz至20 MHz频率范围内的电缆要求。在这种背景下，从0.1 MHz开始就产生了耦合衰减的要求，技术术语为“低频耦合衰减”。国际标准中已对测量过程和测量装置进行了详细说明。然而，直到现在，还缺乏测量方法可行性的实际证明。SPE系统联盟的成员已经联合测试了各种连接器和电缆类型，并将在下一届ITG研讨会上展示结果。