SPE 如何自下而上链接智能工厂

今天的工厂是现代奇迹，展示了高度联网机器的力量和能力。虽然很多都是无线连接，但铜缆继续保持着工业工程团队的信任。多年来，许多网络技术实现了设备的互连，从而简化了工厂自动化、提高了效率并降低了商品成本。因此，为了响应工厂自动化对更多传感器和执行器的需求，使用稳健、可靠的有线以太网连接正在复苏。

以太网在工业自动化中的应用已经有一段时间了。它主要在企业级发挥作用，支持数据骨干网，以及在其数据吞吐量具有明显优势的应用程序中，例如视觉系统。然后通过 PLC 和协议转换器连接现场总线网络。然而，由于其四对双绞线电缆和 RJ45 连接器，标准以太网电缆和连接器并不适合所有正在使用的工业设备。多亏了单对以太网 (SPE)，这一切都将改变。

一个标准适用于所有人

SPE 采用了大部分现有以太网标准以及时间敏感网络 (TSN) 等最新进展，并添加了新的物理层。IEEE 802.cg 10BASE-T1 在长达 1,000 米的电缆长度上提供 10MBits/s 的传输速度，使其成为过程工业中使用的长链路长度中点对点 (PtoP) 连接的理想选择。其变体 10BASE-T1S 允许点对多点 (P2MP) 连接，支持至少八个节点共享带宽。在规模的另一端，IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 在 40m 屏蔽双绞线（15m 非屏蔽）上提供 1Gbit/s 的速度。

由于使用单双绞线，这不仅简化了布线，而且电缆安装也更轻，并提供更高的电缆密度。它们还可以提供比传统以太网电缆和依赖多于两根电线的替代现场总线技术更小的弯曲半径。因此，SPE 在设备甚至传感器层面看起来很有吸引力。

还提供电力输送。对于经典以太网，这称为以太网供电或 PoE。但是，该技术依赖于至少两对双绞线的可用性。对于 SPE，可以使用数据线供电（PoDL、802.3bu），为终端设备提供 0.5W 到 50W 之间的功率。

定义了数据和电源后，最后一块拼图就是连接器。虽然 RJ45 可能足以满足办公室和家庭的需求，但它缺乏工业安装所需的稳健性和入口保护，更不用说 SPE 有太多的六个连接。Amphenol等供应商已围绕IEC 63171-6进行联合，该标准支持传输频率高达 600MHz 的电源和数据的双向和四向连接器。

坚固的连接性

对于安装和建造注定要在多尘和潮湿环境中使用的设备的团队，需要提供适当入口保护的连接器。然而，没有人愿意在易于安装方面偷工减料。Amphenol 的 IP67 M12 推挽式SPE 连接器系列为从低数据速率传感器到千兆位视觉系统相机的所有产品提供稳健性。还支持高达 60V/4A 的 PoDL。

这些连接器配有安全闩锁，可提供最小 100N 的保持力，还提供 360° EMI 屏蔽。面板安装插孔在其锌压铸外壳中包括垫圈和安装螺母，提供 PCB 直角和垂直端接变体以及焊杯。这些插头支持 28 至 18 AWG 的焊接变体或 28/7 至 25/7AWG 的绝缘刺破连接器 (IDC) 版本。电缆组件还提供长度为 0.5m 的插头到尾纤或插头到插头选项。

当入口不是那么重要时，工程师应该考虑IP20 范围的 SPE 连接器。PCB 安装插孔有垂直和直角选项，使传感器和执行器设计人员具有灵活性。该插头提供了一个可靠的闭锁、拇指驱动的金属闩锁，可提供 50N 的保持力。配对后，它们还可以为信号提供 360° 屏蔽，同时在 PoDL 安装中支持 60V/4A。

当然，工业自动化在某些应用和开关中仍然依赖传统的 CAT6A 四对布线，要求连接器不会意外脱开。ix Industrial 系列IP6X 矩形推拉式连接器提供带双金属闩锁的现场端接插头，外形小巧轻便，符合人体工程学。符合 IEC 61076-3-124，它们与标准 IP20 ix 工业插座接口。有十个触点，其中八个可用于以太网，剩下两个用于电源或其他用例。

与 RJ45 连接器相比，设计人员可以将 ix Industrial 插座的距离缩短一半（10 毫米比 19 毫米），比垂直 RJ45 连接器短 40%，总尺寸小 75%。这为节省空间的设计提供了更高的端口密度。它们还超过了 PoE++ 的 100W 功率传输要求 (802.3bt)。

结论

得益于 SPE，以太网终于成为工厂自动化层次结构中从底部到顶部的一个选项，为工业工程团队提供了一个机会来简化工厂和生产设施中的设备安装。凭借其符合标准的连接器解决方案，Amphenol 为设计人员提供了坚固耐用的屏蔽连接器，这些连接器易于在现场安装，并在 PCB 上提供了节省空间的创新。

作者

Stuart Cording 是一名电子工程师和技术作家，主要关注半导体行业，尤其是嵌入式系统。他从 2020 年开始为 Mouser EMEA 撰稿。 

审核编辑黄昊宇