10BASE-T1L工業以太網如何用？怎么連？
發布時間：2023-2-17 09:45
發布者：eechina
關鍵詞：
10BASE-T1L , 工業以太網
|
來源：Digi-Key 作者：Alan Yang 10BASE-T1L目前在工廠自動化、監控、樓宇自動化等領域獲得了顯著的發展。本文通過兩個過程控制應用場景（自動化工廠應用和狀態監測應用），以及介紹10BASE-T1L該如何連接，來深入了解10BASE-T1L工業以太網究竟有哪些優勢。 工業以太網應用 · 應用一：過程自動化工廠 802.3cg標準也稱為10BASE-T1L，是一種工業以太網網絡協議。10BASE-T1L核心能力是一種全雙工、直流平衡、點對點通信方案，實現了跨信息技術（IT）和操作技術（OT）網絡的聚合以太網。 下圖顯示從4 mA到20 mA以及HART接口過渡到基于10BASE-T1L工業以太網的過程。 
圖1：過程控制自動化工廠應用（圖片來源: ADI） 傳統的4 mA至20 mA和HART接口已經成功部署在自動化應用中多年，不會馬上消失，而是與新的10BASE-T1L設備共存。 有多種形式連接：對于4 mA到20 mA以及HART接口設備，可以直接連接PLC，也可以通過連接遠程I/O設備再連接到PLC。對于支持10BASE-T1L的設備，可以直接連接PLC，也可以通過連接現場交換機再連接到PLC。 危險區域劃分：“危險區域”是指大氣中可能含有的足量易燃易爆物質，如可燃氣體、粉塵或可燃纖維等，當電氣設備長時間處于該環境下，會有爆炸以及火災的危險。對于一些自動化工廠，實際應用環境可能會很復雜。為了防止潛在的爆炸危險，需要對區域進行劃分。不同區域對于電氣設備電氣性能的要求也不一樣。
表1：危險區域等級的劃分（根據國際電工委員會/歐洲電工委員會） 越危險的地方，要求設備的安全性越高。這個時候，10BASE-T1L的優勢就體現出來了。 因為在危險環境中，對于10BASE-T1L的設備，其峰峰值可以低至1.0 V，可以支持500mW的功率傳輸。而對比傳統4 mA至20 mA的設備，只能夠提供約36mW功率。 這意味著有許多功能強/性能好的設備，可通過10BASE-T1L在危險環境中使用。 而在安全的環境，根據所用電纜的不同，10BASE-T1L的設備的功率傳輸可達到60W。 · 應用二：狀態監測 當然，不是所有應用需要分區域。比如狀態監測應用，可以直接通過10BASE-T1L，把節點設備連接到云端，實現遠程監控。狀態監測可以延長設備壽命，提高質量，提高安全性。
圖2：狀態監測應用（圖片來源: ADI） 如上圖，狀態監測應用正在從傳統設備應用（泵、壓縮機和風扇）擴展到數控機床、機床、編碼器、傳送帶、機器人和儀器的新應用。 10BASE-T1L如何連接？ 通過10BASE-T1L連接現場設備，一般需要以下四個部分: 傳感器、集成MAC功能的控制器、PHY收發器、SPE單對雙絞線。
圖3：基于10BASE-T1L連接現場設備（圖片來源: ADI） · 傳感器 由于收集現場的節點設備產生的數據，比如，機床馬達上的振動傳感器�？蓞⒖嫉南嚓P技術資源如下： → Digi-Key加速度傳感器 → 更多Digi-Key傳感器 · MCU控制器 → Digi-Key MCU控制器 · 10BASE-T1L MAC+PHY收發器 通過下表，我們先了解一下什么是MAC和PHY，以及他們之間的區別。
表2：MAC和PHY的比較 一些10BASE-T1L收發器，集成了MAC與PHY兩個功能。比如，ADI ADIN1110， 集成了MAC與PHY兩個功能, 通過SPI接口與MCU相連。 還有一些10BASE-T1L收發器只包含PHY功能。比如，ADI ADIN1100, ADIN1200，ADIN1300，這就需要MCU帶有MAC功能，PHY芯片與MCU通過MII/RMII/RGMII接口相連。 · SPE單對雙絞線 10BASE-T1L標準沒有定義特定的傳輸介質（電纜）；相反，它定義了信道模型（回波損耗和插入損耗要求）。 單對以太網（SPE）物理層，SPE在單對雙絞線上運行，可以在1km的距離上提供10mbps的速度，同時可以傳輸數據和電源。單對雙絞線布線具有成本低、尺寸小、易于安裝等優點。 有關單對雙絞線的更多信息，可以訪問Digi-Key單對雙絞線。 10BASE-T1L的優勢在哪里？ IEEE 802.3cg™-2019標準用于規范管理10BASE-T1L連接。這個單對以太網（SPE）媒介標準可實現10Mbps的通信速度，并支持通過長達1 km的單條雙絞線提供電源和傳輸數據。
下表中，我們對10BASE-T1L與現有的有線技術進行了比較，10BASE-T1L的性能優勢也就一目了然了。
表3：10BASE-T1L與當前使用的有線技術進行了比較 當然10BASE-T1L也不是完全完美的，10BASE-T1L也留下了安全隱患。通過加密設備ID進行的設備安全認證、數據傳輸加密、設置阻止外部實體訪問安全設備的防火墻，可以大幅降低風險。 本文小結 10BASE-T1L消除了對復雜、耗電的網關的需求，有望將IIoT的優勢擴展到工廠、建筑和加工廠的偏遠角落，甚至擴展到目前為止傳感器和其他端點連接受限的危險地點，從而加速工業4.0的發展。 |
網友評論