Les appareils connectés dotés de fonctions avancées de détection et de contrôle sont sans doute de plus en plus courants dans les applications industrielles, et dans le processus d'interconnexion de ces appareils, le concept d'interconnectivité industrielle commence à décoller. Qu'elle soit filaire ou sans fil, l'amélioration de l'efficacité de l'automatisation est devenue une priorité absolue. La forte densité de dispositifs de détection et de contrôle entraîne naturellement une augmentation de l'interconnectivité, et il est indéniable que si les réseaux sans fil industriels peuvent relever dans une certaine mesure certains des défis d'interconnectivité, les réseaux sans fil industriels nécessitent généralement un certain type de connexion physique et les réseaux sans fil ne conviennent pas à tous les environnements industriels.
L'Ethernet à-paire unique (SPE) à la hausse dans les scénarios industriels
Dans les interconnexions décrites ci-dessus, une connexion Ethernet peut nécessiter plusieurs fils pour un Ethernet rapide de 100 Mbps ou même des fils Ethernet Gbps. La complexité, le coût élevé et le fait de ne pas garantir que les informations collectées par les capteurs soient échangées en temps opportun sont autant d'inconvénients qui ne répondent pas aux attentes des interconnexions industrielles.
Ethernet à-paire unique est une technologie qui permet des vitesses de connexion allant jusqu'à 1 Gbit/s sur de courtes distances et une communication bi-directionnelle. Initialement largement utilisé dans les automobiles, l'Ethernet à paire unique-a été intégré dans les nouvelles générations de véhicules et a remplacé CAN et d'autres systèmes de bus conformément à la norme de transmission IEEE 802.3. Cette technologie permet de centraliser et d'exploiter le contrôle, la communication et diverses autres fonctions de sécurité via Ethernet, ce qui est exactement ce qui est nécessaire pour les interconnexions d'automatisation industrielle.
L'objectif le plus immédiat de l'introduction de l'Ethernet à paire unique dans les scénarios industriels est de répondre au besoin de l'application en matière de communication bidirectionnelle efficace, avec des vitesses de connexion de 1 Gbit/s permettant une communication bidirectionnelle-pour un appareil{{4}sécurisé en temps réel-avec-l'infrastructure et appareil-à-la connectivité cloud. Sans parler du coût et de la-facilité d'utilisation-des fonctionnalités d'une seule-paire Ethernet, de ses analyses améliorées pour les données détectées et de son temps de réponse plus rapide aux erreurs de connexion sont suffisamment attrayants.
Quels sont les avantages de l'Ethernet-à paire unique ?
Tout d'abord, il n'est pas nécessaire de comparer l'Ethernet à paire unique-aux connexions sans fil, qui ne sont pas universellement applicables dans les scénarios industriels. Par rapport à d'autres connexions filaires, une paire Ethernet simple-fournit l'alimentation sur lignes de données (PoDL) dans la même interface compacte, permettant la transmission des données et de l'alimentation en utilisant seulement deux câbles. Les connexions filaires traditionnelles sont constituées de quatre câbles, et moins de câbles signifie une réduction des coûts et une plus grande liberté pour les équipements mécaniques. D'un point de vue plus difficile, la réduction de la teneur en Cu dans le câble signifie-t-elle également que moins d'énergie peut être utilisée pour obtenir une transmission plus rapide ? Dans ce cas, le coût n’est en aucun cas une mauvaise affaire.
Comme mentionné ci-dessus, une paire Ethernet simple-est capable d'atteindre des vitesses de connexion de 1 Gbit/s sur de courtes distances, avec des longueurs de câble allant jusqu'à 1 000 mètres, des vitesses de transmission de 10 Mo/s et une bande passante de 600 MHz pour la communication de données. Les avantages en matière de communication sont évidents et ne nécessitent pas d’explications supplémentaires. Ce qui nous préoccupe, c'est que l'un des terminaux de la connexion Ethernet à paire unique-est utilisé pour la transmission de données à 1 Gbps/600 MHz, tandis que l'autre prend en charge la transmission de puissance à des courants allant jusqu'à 8 A. Ce mélange de données et d'alimentation doit être séparé par un blindage métallique pour éviter les interférences entre les signaux d'alimentation et de données.
Dans l’ensemble, cette technologie réduit la taille globale du connecteur et réduit la charge de travail de nombreux terminaux. Ethernet à paire unique- ramène Ethernet au niveau de l'actionneur de capteur et connecte l'actionneur de capteur directement au système d'automatisation ou au cloud, ce qui est d'une grande aide pour les interconnexions industrielles.
Problèmes PoDL avec une-paire Ethernet unique
L'alimentation sur ligne de données (PoDL) dans les interfaces compactes a été mentionnée ci-dessus, et un autre rôle du PoDL est d'améliorer l'inefficacité de la transmission d'énergie sur de longues distances. La connexion de données Ethernet standard actuelle à paire unique-est capable de fournir jusqu'à 50 W. Les connexions de données électriques hybrides peuvent atteindre 400 W à 48 V. Un problème se pose ici, car les niveaux de puissance élevés peuvent entraîner un écart du PoDL par rapport à la norme. Pour la grande majorité des équipements électriques, une chute de tension de 10 % est acceptable, pour le PoDL cette valeur peut aller jusqu'à 20 %. Dans les tests de puissance effectués sur les faisceaux PoDL, une longueur de câble de 40 mètres donne dans ce cas une puissance proche de 200 W. Lorsque le câble est inférieur à 20 mètres, les niveaux de puissance élevés atteignent 400 W. Pour éviter que le PoDL ne s'écarte de la norme, cette valeur maximale n'est généralement pas utilisée.
L'utilisation de PoDL permettra de combiner les faisceaux de données et d'alimentation sur le même câble. Cette configuration permet la fourniture simultanée de données et de puissance, mais présente l'inconvénient d'avoir des exigences strictes en matière de taux de variation des niveaux de bruit et de puissance, qui autrement interféreraient avec la transmission des données. Il est donc particulièrement important d'utiliser de bons circuits de filtrage dans les environnements industriels pour supprimer ce bruit, surtout lorsqu'il est généré dans la gamme inférieure des mégahertz.
Tests de bruit
Résumé
Ethernet à paire unique-offre la possibilité de standardiser les protocoles sur les réseaux industriels. Pourquoi? Compte tenu du grand nombre de capteurs et d'actionneurs dans une installation industrielle, alors qu'Ethernet constitue la norme pour de nombreux réseaux industriels, dans le monde réel des scénarios industriels, il existe une prolifération de systèmes et une gamme de passerelles existantes trop nombreuses pour être comptées. Le rôle de l'Ethernet à paire unique - pour combler le fossé entre Ethernet et d'autres systèmes de toutes sortes est ce qui intéresse davantage l'industrie que ses seuls avantages en termes de performances.