今天的工廠是現代奇跡，展示了高度聯網機器的力量和能力。雖然很多都是無線連接，但銅纜繼續保持著工業工程團隊的信任。多年來，許多網絡技術實現了設備的互連，從而簡化了工廠自動化、提高了效率并降低了商品成本。因此，為了響應工廠自動化對更多傳感器和執行器的需求，使用穩健、可靠的有線以太網連接正在復蘇。

以太網在工業自動化中的應用已經有一段時間了。它主要在企業級發揮作用，支持數據骨干網，以及在其數據吞吐量具有明顯優勢的應用程序中，例如視覺系統。然后通過 PLC 和協議轉換器連接現場總線網絡。然而，由于其四對雙絞線電纜和 RJ45 連接器，標準以太網電纜和連接器并不適合所有正在使用的工業設備。多虧了單對以太網 (SPE)，這一切都將改變。

一個標準適用于所有人

SPE 采用了大部分現有以太網標準以及時間敏感網絡 (TSN) 等最新進展，并添加了新的物理層。IEEE 802.cg 10BASE-T1 在長達 1,000 米的電纜長度上提供 10MBits/s 的傳輸速度，使其成為過程工業中使用的長鏈路長度中點對點 (PtoP) 連接的理想選擇。其變體 10BASE-T1S 允許點對多點 (P2MP) 連接，支持至少八個節點共享帶寬。在規模的另一端，IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 在 40m 屏蔽雙絞線（15m 非屏蔽）上提供 1Gbit/s 的速度。

由于使用單雙絞線，這不僅簡化了布線，而且電纜安裝也更輕，并提供更高的電纜密度。它們還可以提供比傳統以太網電纜和依賴多于兩根電線的替代現場總線技術更小的彎曲半徑。因此，SPE 在設備甚至傳感器層面看起來很有吸引力。

還提供電力輸送。對于經典以太網，這稱為以太網供電或 PoE。但是，該技術依賴于至少兩對雙絞線的可用性。對于 SPE，可以使用數據線供電（PoDL、802.3bu），為終端設備提供 0.5W 到 50W 之間的功率。

定義了數據和電源后，最后一塊拼圖就是連接器。雖然 RJ45 可能足以滿足辦公室和家庭的需求，但它缺乏工業安裝所需的穩健性和入口保護，更不用說 SPE 有太多的六個連接。Amphenol等供應商已圍繞IEC 63171-6進行聯合，該標準支持傳輸頻率高達 600MHz 的電源和數據的雙向和四向連接器。

堅固的連接性

對于安裝和建造注定要在多塵和潮濕環境中使用的設備的團隊，需要提供適當入口保護的連接器。然而，沒有人愿意在易于安裝方面偷工減料。Amphenol 的 IP67 M12 推挽式SPE 連接器系列為從低數據速率傳感器到千兆位視覺系統相機的所有產品提供穩健性。還支持高達 60V/4A 的 PoDL。

這些連接器配有安全閂鎖，可提供最小 100N 的保持力，還提供 360° EMI 屏蔽。面板安裝插孔在其鋅壓鑄外殼中包括墊圈和安裝螺母，提供 PCB 直角和垂直端接變體以及焊杯。這些插頭支持 28 至 18 AWG 的焊接變體或 28/7 至 25/7AWG 的絕緣刺破連接器 (IDC) 版本。電纜組件還提供長度為 0.5m 的插頭到尾纖或插頭到插頭選項。

當入口不是那么重要時，工程師應該考慮IP20 范圍的 SPE 連接器。PCB 安裝插孔有垂直和直角選項，使傳感器和執行器設計人員具有靈活性。該插頭提供了一個可靠的閉鎖、拇指驅動的金屬閂鎖，可提供 50N 的保持力。配對后，它們還可以為信號提供 360° 屏蔽，同時在 PoDL 安裝中支持 60V/4A。

當然，工業自動化在某些應用和開關中仍然依賴傳統的 CAT6A 四對布線，要求連接器不會意外脫開。ix Industrial 系列IP6X 矩形推拉式連接器提供帶雙金屬閂鎖的現場端接插頭，外形小巧輕便，符合人體工程學。符合 IEC 61076-3-124，它們與標準 IP20 ix 工業插座接口。有十個觸點，其中八個可用于以太網，剩下兩個用于電源或其他用例。

與 RJ45 連接器相比，設計人員可以將 ix Industrial 插座的距離縮短一半（10 毫米比 19 毫米），比垂直 RJ45 連接器短 40%，總尺寸小 75%。這為節省空間的設計提供了更高的端口密度。它們還超過了 PoE++ 的 100W 功率傳輸要求 (802.3bt)。

結論

得益于 SPE，以太網終于成為工廠自動化層次結構中從底部到頂部的一個選項，為工業工程團隊提供了一個機會來簡化工廠和生產設施中的設備安裝。憑借其符合標準的連接器解決方案，Amphenol 為設計人員提供了堅固耐用的屏蔽連接器，這些連接器易于在現場安裝，并在 PCB 上提供了節省空間的創新。

作者

Stuart Cording 是一名電子工程師和技術作家，主要關注半導體行業，尤其是嵌入式系統。他從 2020 年開始為 Mouser EMEA 撰稿。?

審核編輯黃昊宇