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什么是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)( 二 )

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軟件可配置I/O模塊具有可重新配置的模塊通道，允許模塊快速、輕松地遠(yuǎn)程運(yùn)行，無(wú)需大量重新配線(xiàn) 。通道可配置為電流和電壓的輸入或輸出，或數(shù)字和模擬的輸入或輸出 。
在某些情況下，需要通過(guò)10BASE-T1L為設(shè)備供電以及傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)，這被定義為標(biāo)準(zhǔn)的一部分 。圖1顯示了通過(guò)4 mA至20 mA電流環(huán)路連接的傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)儀表和支持10BASE-T1L的新型現(xiàn)場(chǎng)儀表的混合示例 。
圖1. 采用傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)儀表和支持10BASE-T1L的現(xiàn)場(chǎng)儀表的架構(gòu)示例
10BASE-T1L支持兩種幅度模式：電纜長(zhǎng)度不超過(guò)1000 m為2.4 V，電纜長(zhǎng)度不超過(guò)200 m為1 V 。通過(guò)采用1.0 V的峰-峰幅度模式，該技術(shù)還可以用于防爆環(huán)境（危險(xiǎn)區(qū)域），并滿(mǎn)足防爆環(huán)境嚴(yán)格的最大能耗要求 。
根據(jù)行業(yè)聯(lián)盟的規(guī)定，高級(jí)物理層(APL)基于10BASE-T1L標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，同時(shí)定義了過(guò)程自動(dòng)化的本質(zhì)安全操作 。
同樣，Ethernet-APL支持向使用現(xiàn)場(chǎng)至云端連接的無(wú)縫過(guò)程自動(dòng)化設(shè)備過(guò)渡，包括食品和飲料、制藥以及石油和天然氣行業(yè)中存在潛在爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域 。此外，APL還定義了通過(guò)單條雙絞線(xiàn)線(xiàn)路傳輸?shù)碾娫垂?yīng)等級(jí) 。
10BASE-T1L未定義具體的傳輸介質(zhì)（電纜） 。只規(guī)定了電纜的回波損耗和插入損耗要求 ?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)Type A電纜為可選電纜 。這允許重復(fù)使用現(xiàn)有的PROFIBUS或基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)布線(xiàn) 。10BASE-T1L可通過(guò)長(zhǎng)達(dá)1000 m的電纜與一對(duì)平衡導(dǎo)體一起使用，且不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題 。然而，在嘈雜的工業(yè)環(huán)境中，需要使用屏蔽電纜（如Type A電纜），同時(shí)使用連接器、螺絲端子或穿孔板(punch-down block) 。一些10BASE-T1L交換芯片具有集成診斷功能，可檢查電纜信號(hào)質(zhì)量 。因此，10BASE-T1L是一項(xiàng)非?？煽康耐ㄐ偶夹g(shù)，即使是將電線(xiàn)混在一起使用也不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題 。
10BASE-T1L具有什么優(yōu)勢(shì)？
傳統(tǒng)4 mA至20 mA與HART ? 和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)帶寬有限，只有幾個(gè)kbps 。利用10BASET1L，可實(shí)現(xiàn)10 Mbps的傳輸速度 。這樣，不僅可以傳輸過(guò)程值，還可以傳輸其他設(shè)備參數(shù)，如配置和參數(shù)化信息 。未來(lái)，可以相對(duì)快速地進(jìn)行日益復(fù)雜的傳感器軟件更新，以及故障和網(wǎng)絡(luò)診斷（如傳感器線(xiàn)路短路） 。由于10BASE-T1L不再需要使用網(wǎng)關(guān)和變換器，配置也更簡(jiǎn)單 。通過(guò)消除網(wǎng)關(guān)，可大大降低這些舊設(shè)備的成本和復(fù)雜性，并且可以清除這些設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)孤島 。
此外，還可以通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)路傳輸更大功率 。例如：在本質(zhì)安全區(qū)域（危險(xiǎn)區(qū)域）可傳輸500 mW功率，在非本質(zhì)安全區(qū)域甚至可傳輸高達(dá)60 W功率 。
以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（如PROFINET、EtherNet/IP、HART-IP、OPC UA或Modbus-TCP）和物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（如MQTT）可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備至云端的簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的連接 。
10BASE-T1L是否能夠與交換模塊一起使用？
與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)一樣，使用10BASE-T1L時(shí)，會(huì)有支持各種網(wǎng)段和設(shè)備耦合的網(wǎng)橋 ?？蓪?shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并用于向連接的設(shè)備供電 。在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域，交換機(jī)通常連接至控制器、HMI和云端 。交換機(jī)允許環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式的介質(zhì)冗余，以提高可用性 。
在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域，與設(shè)備、傳感器和執(zhí)行器的連接亦稱(chēng)為支線(xiàn)，而交換機(jī)之間的連接以及至控制系統(tǒng)的連接則稱(chēng)為干線(xiàn) 。
設(shè)備集成密度的不斷增加還可以實(shí)現(xiàn)其他可能性 。例如：10BASE-T1L交換機(jī)可集成到傳感器中，而該傳感器可直接連接至亦由該交換機(jī)供電的其他傳感器 。圖2顯示不同交換機(jī)的互連示例 。
圖2. 交換機(jī)互連示例圖
可通過(guò)主機(jī)處理器實(shí)現(xiàn)與支持10BASE-T1L的設(shè)備通信 。通常需要集成式MAC功能、無(wú)源介質(zhì)轉(zhuǎn)換器或帶有10BASE-T1L端口的交換機(jī) 。
表2. 過(guò)程自動(dòng)化中的不同通信技術(shù)概述

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