单对以太网：工业RJ45的终结？

工业物联网（IIoT）和工业4.0等大趋势正在鞭策工业主动化和智能工场方面有线保持的新尺度。将物联网手艺应用到工业情况，个中的传感器节点不需要太大的功率或带宽，但需要靠得住、高效的通信。互联工场中的工业4.0应用还需要快速、靠得住的传输——在某些情形下要接近实时通信，或许至少在划定的时间窗口内包管传输。

另一个趋势是以太网和谈正扩展到新的应用范畴，例如运输（火车、有轨电车和飞机）。汽车行业已经决意使用以太网来替代旧有的掌握器局域网（CAN）总线系统，这种手艺能够为高级驾驶辅助系统（ADAS）和信息娱乐系统供应更高的数据速度。在这种要求苛刻的应用中，单对以太网（SPE）仅使用一对双绞铜线，就能够以与CAN电缆邻近的重量供应所需的数据速度。

现代互联工场的需求以及新应用采用以太网的趋势都解说，单对双绞线以太网会成为将来工业通信应用的首要竞争者。

“无论从经济照样手艺角度看，单对以太网都具备前提，能够把所有设备集成到智能收集中。”——ERIC LEIJTENS，TE CONNECTIVITY

因为单对以太网仅使用两根电线，是以其布线简洁、廉价、重量轻且易于安装。固然在局限和数据速度之间存在折中，但汽车业已使用这种介质实现了高达1Gbps的数据速度，而这对大多数工业应用来说已经充沛。

“在曩昔的30年里，以太网的成长一向专注于人与人之间的保持，而对于SPE来说，以太网的斥地也首次将重点放在了保持万物上。”泰科电子（TE Connectivity）全球产物治理执行官兼总司理Eric Leijtens透露——这里，他指的是需要小型简便布线的低数据速度应用。“单元单子节点成本低、易于安装、布线天真（仅使用两根电线）、能够以较低带宽实现较长通信距离，是该手艺的显着优势。是以，无论是从经济照样手艺角度来说，它都有前提将所有设备集成到智能收集中。”

图片起原：TE CONNECTIVITY

对于集成工业应用来说，采用以太网手艺可实现从云端一向到传感器节点的基于互联网和谈（IP）的端到端通信。从久远来看，这种单一和谈能够庖代或至少能够精简当前在用的某些现场总线和谈。转向基于尺度的和谈可提高互把持性，如许就不再需要将时间虚耗在分歧设备分歧和谈的转换上。以太网还能够简化设备的参数设置、初始化以及编程。

“SPE正在运输等与智能工场相邻的行业中受到迎接。”Leijtens指出，“该手艺在这些行业取得伟大成功，这将确保其在将来几十年内都可使用。是以，该手艺对工业市场很有意义。这项手艺可用于保持主动化金字塔的最下面几层。我们估计将它应用于边缘较量以及其他特定应用将会从中获得好多优点。”

以太网经由单对双绞线为工业应用供应简洁、小巧、简便的保持解决方案。（图片起原：Harting）

浩亭（Harting）的产物与应用司理Kevin Canham也注重到SPE在主动化手艺中的主要性，他说它正在这一范畴“有针对性地持续成长”。他增补说，该手艺简洁易用，在重量、空间要乞降安装工作量上都可实现响应降低，这表明它将在主动化手艺、铁路行业以及整个行业内实现普及。

今朝，单对以太网在汽车应用中的使用包罗两个版本。对于轿车来说，采用非屏障双绞线（UTP）电缆实现100Base-T1传输能够减轻重量——局限可达15m（IEEE 802.3bw有划定）。对于卡车和民众汽车来说，电磁兼容性（EMC）情况加倍苛刻，在如许的情况下，业界是使用屏障双绞线（STP）电缆来实现1000Base-T1传输，其局限可达40m（IEEE 802.3bp）。

工业应用会使用新的变体——10Base-T1（10Mbps）。IEEE 802.3cg工作组也在斥地两种版本：10Base-T1S的局限为15米，10Base-T1L的局限为1000米。为了实现更长的局限，能够采用较低的频率来降低衰减——T1L使用20MHz收发器，而T1S则使用200MHz。两者都将供应数据线供电（PoDL）功能（IEEE 802.3bu）。

将Harting T1合营面与各类保持器外壳合营使用，能够知足分歧的应用要求。

与任何新手艺一般，它需要斥地包罗物理层（PHY）芯片、电缆、保持器和测试解决方案在内的新生态系统。今朝，国际电工..（IEC）已对保持器提议一次国际性的选择过程，针对10Base-T1确定了两种合营面（mating face）设计。第一种是基于康普（CommScope）公司的设计，用于楼宇主动化应用（IEC 63171-1有划定）。第二种是针对工业应用，凭据的是Harting的提案（IEC 63171-6）。

尺度面

为工业应用选择的合营面是基于Harting T1设计。“从概念上看，Harting T1工业保持器是针对更高带宽（数据速度从10Mbps到千兆SPE）以及集成工业中的严苛工业情况而设计。”Canham透露，“也就是说，它能够为整个IIoT生态系统供应需要的根蒂举措，并供应整套解决方案，以实现与云或与边缘较量设备的保持。”

新的工业保持器与汽车SPE保持器有很大分歧。“固然合营面相似，但Hartin..物设计加倍坚硬，适用于工业情况。”Canham说，“它具有由不锈钢制成的金属锁定系统。而汽车情况中的要求没有那么严厉，是以更常用的是摩擦锁定或塑料闩锁。如许在汽车量产时也可实现成本降低。”

适用于MICE1（IP20）情况的Harting T1 SPE保持器和插座

Harting的双引脚SPE合营面设计能够集成到一系列MICE品级的保持器中（MICE指的是抗机械冲击/抗振性、IP防护、耐化学侵蚀和EMC兼容性）。MICE 1级对应IP20，适用于尺度办公情况；MICE 2适用于坚硬部件，可为工场车间供应额外珍爱；MICE 3是最高档级，是指面向户外应用和恶劣工业情况的全珍爱式保持器。

“从IP20到IP65/67环保应用，Harting的SPE合营保持系统可插入各类保持器外壳。”Canham透露，“这种设计可集成到目前主动化市场中的常用接口，例如M8和M12规格。对于最高的MICE品级，合营面能够集成到M8或M12全密封产物中。未来，它们将以M8/M12插拔自锁版本供货，以便提高保持速度。”

保持器供给链

固然Harting正在斥地用于工业SPE的产物组合，但T1合营面设计的常识产权倒是免费供应，如许，其他公司就能够起头设计本身的兼容保持器。各个公司仍然能够凭据本身的立异，例如电缆和保持器之间的保持以及保持器外壳，来区分其产物。如许就可实现涵盖分歧速度、完整性、坚硬性、尺寸和成本选择的产物生态系统。

Harting已经公布与TE Connectivity和Hirose正式合作。

Harting已经公布与TE和广濑（Hirose）正式合作。

“TE在SPE方面颇有成绩，向市场推出解决方案已有四年时间，我们看到SPE在很多分歧应用傍边都有使用。”TE的Leijtens透露，“TE的工业SPE保持器完全相符IEC 63171-6尺度，可与SPE生态系统中的元件无缝协作，而为工业物联网供应根蒂举措。IEC尺度为IP20和IP67情况供应了天真解决方案，例如具有分歧的供电选择。该系统可凭据分歧的应用需求进行天真扩展。”

TE的设计与其汽车SPE保持器是否有任何相似之处？

“TE的工业SPE保持器可共享沟通的TE手艺，供应雷同的靠得住性和机能品级。”Leijtens说，“它们首要用于设备到设备的保持，而且在保持手艺和电源解决方案方面具有天真性。”

RJ45末日已到？

单对以太网的显现是否预示着尺度工业RJ45保持器即将终结？面向多对以太网通信的8P8C重载保持器具有防水、防尘和防振功能，并具有分歧的封装，可适应任何数量的工业应用。

TE的Leijtens不认为这种风行的保持器会立时终结。“单对以太网的优点首要是在主动化金字塔的较低条理，即使在最恶劣的情况中也能实现易于安装、小型和非常靠得住的保持。”他透露，“然而，稀奇是在主动化金字塔的较高条理，RJ45将会持续使用。数据聚合需要供应较大带宽，尤其是在与企业资源规划和制造执行系统对接时更是如斯。”

Harting的Canham却认为，工业RJ45最终有或者终结，然则若是真发生这种情形，那也是在较远的某个时候。

“工业界一向在向更小体积、更高性价比、更轻重量的设计偏向成长。”Canham透露，“SPE保持器能够供应与RJ45雷同的机能特征，而若是芯片制造商加快结构，就像在汽车行业一般，它很或者受到工业界迎接。”