ブログ: シングル・ペア・イーサネット – 展開と特性
パート2：さまざまな業界における移行パス
ヒルシャーは、2021年頃からプロセス・オートメーション分野でSPEが早期に導入、展開されると予想しています。その理由は、設備の大半がHART、PROFIBUS PA、および同様のフィールドバスに基づいているものの、それらがデジタル・ビジネスモデルをサポートするのに必要な範囲にまで達していないためです。Namur Organisationと特にFieldCommグループは、PROFIBUS International（PI）およびODVAとともに、プロセス・オートメーション業界のAPLへの移行を強力に推進しています。これらの分野のアプリケーションでは、通常、パフォーマンスとサイクルタイムの要件が低く、ネットワークを介した診断とパラメータ化の展開は、ファクトリー・オートメーション・アプリケーションほどにはまだ進んでいません。他方で、ファクトリー・オートメーションへのSPEの展開にはもう少し時間が掛かるかもしれません。IO-Linkグループを含むPIやODVAなどの組織は、それぞれのアプリケーションにおける位置付けや利点を検討しながら、SPEの各規格への統合を評価する活動を開始しました。並行して、2つのグループが、設備用のさまざまなプラグ、コネクタ、およびケーブルを提案しようと活発に活動しています。これらすべての非常に生産的な取り組みと、それらが対処する多数の未解決の問題を考慮すると、ファクトリー・オートメーション分野への展開は2024年頃に始まると考えられます。
結論として、製造業において設備のステータス、診断、パラメータ化の点でまだ上位層に対して不透過の分野では、システム全体のパフォーマンスが不足しており、機械の稼働時間の増加、可用性、予知保全などのデジタル化の利点は実現しないと考えられます。したがって、プロセス業界では、できるだけ迅速に行動して前進しなければならないという圧力がさらに高まると予想されます。
シングル・ペア・イーサネットの概要
基本的な考え方は比較的シンプルで、潜在的な利点も非常に明白に見えるため、なぜもっと早くからシングル・ツイストペアに移行しなかったのかという疑問が浮かぶかもしれません。しかし、既存のイーサネット・ネットワークに対する変更は、ケーブル交換が意味するほど単純ではありません。さらに、各業界で期待される利益を実現するためには、多くの要件を追加する必要があります。
異なる物理層
現在の産業用イーサネット10Base-T/100Base-TXは、業界で最も多く展開、採用されている規格であり、2本のツイストペア・ケーブルを使用してデータを単方向に送受信します。したがって、シングル・ペア・イーサネットは同じツイストペアで送受信を行うため、異なる物理層と異なるカップリングおよびトランスデューサが必要になります。
SPEのさまざまな要件
長距離伝送
特に、産業用オートメーションで対象となるセンサ、アクチュエータ、およびその他の周辺フィールド・デバイスでは、それらの間に相当長いケーブル長が必要となります。そのため、現在の100Base-TXで利用可能な規定の100mに対し、ステーション間のケーブル距離を最大1000mまで延長することが強く求められるようになりました。
本質安全防爆
もう1つの側面は、プロセス・オートメーション分野からもたらされました。長距離の要件に加えて、防爆エリアや危険区域をサポートするために、本質的に安全な伝送が必要です。
電力伝送
実際のセンサ通信フィールドバスの多くでは、通信ケーブルを介した電力伝送が可能です。したがって、シングル・ツイストペア・ケーブルは、リモートセンサおよびアクチュエータに電力を供給するために必要な電力も伝送する必要があります。
アプリケーション固有の帯域幅需要
10Mbitの伝送速度で帯域幅需要に十分対応できるフィールドレベルのデバイスやセンサの次に、SPEをより広い帯域幅のアプリケーションにも展開することを考えました。そのため、IEEEは物理層を含むビジョン、モーション、またはHMIに適した規格も定義しています。
IEEE標準化および関連アプリケーション
上位ホスト・システムへのPHY接続
物理層は細部で異なりますが、上位層との接続は同じです。IEEEは、MACとMII接続を備えた実際のシステムが、実際の新しいPHYに対するインターフェースとなるように注力し、大きな変更が1つのOSI層だけにとどまるようにしています。次の図はそのセットアップを示しています。
配電によるポイント・ツー・ポイント接続のシステム・セットアップ
これに加えて、802.3bu規格では、データライン上での標準化された電力伝送が定義されており、単一のエンドポイントに最大50Wの電力を伝送することができます。この機能により、中央電源コントローラから接続センサに電力を供給する複数の既存のセンサネットワーク規格との下位互換性が確保されます。SPEにおけるセットアップは次のとおりです。
関連リンク
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SPEに関するブログ・シリーズの第パート3 ファクトリー・オートメーション・ネットワークは、今日すでに大部分がイーサネット規格に基づいています。しかし、プロセス・オートメーション分野でのイーサネットの採用は、まだ進行中です。SPEはこれら2つの産業分野にどのような影響を与えるのでしょうか？
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