Single Pair Ethernet (SPE) hay còn gọi là Ethernet đôi đơn được thiết kế để đáp ứng nhu cầu cụ thể của người dùng sản xuất công nghiệp, những người là các chuyên gia công nghệ vận hành (OT) liên quan đến việc kết nối các thiết bị tốc độ thấp như cảm biến, thiết bị truyền động và rơ le, cũng như các ứng dụng điều khiển truy cập và chiếu sáng.

Sự phát triển của các hệ thống cáp 4 và 8 dây hướng tới hệ thống cáp hai dây đơn giản và an toàn đã bắt đầu - và kết quả là Single Pair Ethernet ra đời. Nói một cách đơn giản, Ethernet đôi là cấu hình cáp sử dụng một cặp dây (hoặc dây dẫn) để truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 10 Mbps (có thể lên đến 1 Gb / s trong tương lai). Được thiết kế cho người dùng công nghiệp, loại cáp đơn đôi này có thể hỗ trợ công suất một chiều lên đến 52 watt, bao phủ một loạt các thiết bị cần cả nguồn điện và dữ liệu ở khoảng cách lên đến 1.000 mét.

Ethernet đôi đơn cũng cung cấp nguồn điện đáng tin cậy (so với không dây) cho các cảm biến được cố định ở một vị trí thực và có thể không có nguồn điện riêng.

Single Pair Ethernet trong các mạng công nghiệp

Single Pair Ethernet (SPE) mô tả việc truyền Ethernet chỉ qua một cặp dây đồng. Ngoài truyền dữ liệu qua Ethernet, SPE cũng cho phép cung cấp đồng thời nguồn điện cho các thiết bị đầu cuối thông qua PoDL - Power over Data Line. Trước đây, điều này yêu cầu hai cặp cho Fast Ethernet (100MB) và bốn cặp cho Gigabit Ethernet. SPE hiện mở ra những khả năng và lĩnh vực ứng dụng hoàn toàn mới cho Ethernet công nghiệp.

Trong các mạng công nghiệp, Ethernet trước đây đã chiếm ưu thế từ cấp công ty thông qua cấp hoạt động và quy trình cho đến cấp điều khiển, cấp cuối cùng của kim tự tháp tự động hóa; cấp trường được kết nối thông qua các hệ thống BUS khác nhau. Một lý do cho điều này là sự phân nhánh tốt và một số lượng lớn các thiết bị ở cấp hiện trường. Hàng trăm đến hàng nghìn cảm biến và thiết bị truyền động trong một nhà máy sản xuất phải được kết nối thông qua các thiết bị ngoại vi bao gồm dây cáp. Nói chung, sẽ cần đến một số lượng đáng kể cáp và yếu tố chi phí. Ngoài ra, mô hình tiêu chuẩn luôn cần các cổng và trình dịch để dịch dữ liệu của cả hai thế giới sang nhau và đây là lúc SPE xuất hiện.

Nhu cầu về cơ sở hạ tầng ở cấp hiện trường đã tăng lên đáng kể. Ngày càng có nhiều cảm biến yêu cầu tốc độ truyền dẫn mà hệ thống BUS không còn có thể cung cấp. Đồng thời, cơ sở hạ tầng Ethernet hiện tại quá đắt, quá lớn và quá khổ đối với hầu hết các ứng dụng thực địa (áp dụng cho cáp, đầu nối và các thành phần thiết bị). Cần có một cơ sở hạ tầng mỏng, nhẹ nhưng mạnh mẽ cho Ethernet để cho phép ngành công nghiệp số hóa ở cấp độ thực địa và có thể thực hiện chuyển đổi sang IIoT.

Ngành công nghiệp muốn tận dụng những lợi ích của hệ thống cáp này. Trong tự động hóa, SPE cho phép kết nối các thiết bị trường không có rào cản, công nghệ cảm biến / thiết bị truyền động và hơn thế nữa. Mức trường trở nên thông minh và do đó làm giảm nỗ lực cho việc tham số hóa, khởi tạo và lập trình. Việc xây dựng, vận hành và bảo trì hệ thống trở nên hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn. Lần đầu tiên, Ethernet có thể giao tiếp hiệu quả về không gian và chi phí từ đám mây đến cấp trường. SPE trong máy móc, rô bốt hoặc công nghệ đường sắt cũng góp phần tiết kiệm trọng lượng và không gian. Toàn bộ hệ thống cáp trở nên đơn giản hơn và cũng có thể được cài đặt nhanh hơn nhiều.