IMS CS - Single Pair Ethernet

单对以太网 (SPE)

单对线数据传输

单对以太网是自动化领域的核心趋势，为工业物联网（IIoT）提供基础设施。虽然以太网已经在企业层面到控制层面广泛应用，但现场层仍主要依赖传统的现场总线系统。

因此，在控制层与现场层之间进行数据交换时，通常需要网关或协议转换器。SPE 首次实现了仅用一对导线（2 线以太网)从云端到现场层的贯通式、节省空间且具成本优势的以太网通信。

除了数据传输之外，SPE 通过数据线供电（PoDL）还可以同时为终端设备供电，从而显著减少布线工作量，并为工业以太网和 IIoT 应用带来新的可能性。

标准化接口

符合 IEC 63171‑7 第 2 版

协议

从现场层一直到云端

数据线供电 (PoDL)

最高可达 60 W

提供 24–48 V 的供电

用于工业应用

数据速率

最高可达 1 GBit/s (频率最高 600 MHz）

传输标准

10Base-T1, 100Base-T1, 1000Base-T1

传输距离

最长可达 1000 米

灵活性

电缆长度

在工业物联网（IIoT）中，SPE 能够将智能传感器直接集成到数字数据链中。由此可以持续采集状态数据和过程数据，并用于诸如状态监测、边缘分析以及预测性维护等应用。其关键优势在于能够高效提供海量数据并实现实时分析，使数据驱动的优化和基于人工智能的分析真正具备可行性。SPE 使智能传感器能够直接融入数据驱动型系统。

典型应用:

状态监测

电机和轴承的振动监测
生产过程中的温度监测

预测性维护

通过持续数据采集实现对磨损的早期识别

边缘分析

在边缘设备上进行本地数据分析, 以实现快速决策

智能传感器网络

沿生产线或设备布置的传感系统

在机械工程中，SPE 尤其支持模块化和灵活的机械设计理念。各个模块可以轻松联网，并集成到可扩展系统中。同时，直接获取工艺数据改善了管控，优化了生产流程，从而构建出更高效、更易扩展且更易维护的机械架构。SPE支持灵活、模块化和数据驱动的系统设计。

典型应用:

模块化机械

机械模块的即插即用集成

过程监测

生产参数的实时监测（如压力, 流量）

机械诊断

设备内部的故障分析与状态监测

机器人与自动化单元

夹持器, 轴系与传感器的联网

在楼宇自动化（智能楼宇）领域，SPE 能够将不同的楼宇服务集成到同一个网络中。特别是在房间控制方面（如暖通空调、照明以及人员存在检测），各项流程可以实现自动化，并以节能的方式运行。此外，SPE 还有助于与中央管理系统进行集成，使能耗情况更加透明，并允许对运行策略进行优化。在楼宇自动化中，SPE 实现了技术系统的集成与自动化。

典型应用:

室内气候控制

暖通空调（HVAC）系统的加热、通风与空调控制

智能照明

基于人员存在的照明控制以实现节能

门禁与安防系统

集成门禁控制、摄像头和报警系统

能源与消耗监测

对电力及能源消耗进行追踪与分析

在能源行业中，SPE 主要用于分布式能源设备和基础设施的联网。它支持电网数字化以及能源生产和分配设备的监测。由此可以更深入地分析运行状态、更稳定地调控电网，并推动智能能源系统的建设与扩展。SPE 支持分布式能源系统的数字化与监测。

典型应用:

智能电网

发电端、储能端与用电端之间的通信

能源设备监测

变压器与开关设备的状态监测

可再生能源

风力发电与太阳能发电厂的监控

电网诊断

电网电能质量与负载工况的监测

在机器人技术领域，SPE 能够实现机器人系统及其外围设备的高效、紧凑组网。传感器、执行器和末端执行器可直接融入通信结构，从而确保机器人系统内部的精确控制与高速数据传输。SPE 尤其适用于空间受限且动态性强的应用场景，精简的布线提高了运动灵活性并减少机械应力。同时，贯通的通信架构也使机器人更容易集成到更高层级的自动化与生产系统中。

典型应用:

机器人手臂

用于精确运动控制的关节传感器与驱动器连接

末端执行器

夹持器、工具或摄像系统的集成

协作机器人

用于安全人机协作的传感器系统

视觉处理系统

用于目标识别与质量检测的摄像数据传输

移动机器人

导航传感器与控制系统的通信

在交通运输领域，SPE 能够实现运输与物流系统中各类组件的可靠且节省空间的联网。控制单元、传感器和子系统直接相互连接，以确保即使在振动或温度波动等严苛的环境条件下，通信依然保持稳定。SPE 尤其适用于分布式系统，因为它不仅支持沿车辆或基础设施进行高效的数据传输，还有助于将其集成到中央控制与监控系统中。

典型应用:

轨道交通车辆

集成车门控制系统、传感器和诊断系统

物流与输送设备

输送带与分拣系统的控制与监测

机场基础设施

行李处理系统与追踪解决方案

商用车辆

卡车或车队管理系统中的传感器与控制通信

智能交通系统

用于交通监测与调控的传感器联网

使用 IMS连接器系统，您可以实现完全契合应用需求的单对以太网（SPE）解决方案。

在既有标准的基础上，IMS连接器系统还能打造能够无缝融入现有系统与基础设施的定制化方案。

从最初的概念构思到最终的量产阶段，IMS连接器系统始终伴随整个开发流程。通过紧密协作，个性化需求能够在早期就被准确识别并有效落实，从而形成不仅在技术上表现卓越、同时在效率与集成能力方面树立新标杆的连接解决方案。

尤其在 SPE 领域，数据传输与能源供给不断融合，量身定制的连接技术至关重要。IMS连接器系统确保所有组件之间实现最佳匹配并可靠协同工作。

最终呈现的是紧凑、高性能且面向未来的连接解决方案，能够在真正需要的地方发挥作用：
在严苛的工业环境、自动化系统，以及所有希望充分释放 SPE 潜力的应用场景中。

单对以太网（SPE）是对传统 RJ45 以太网的有力补充，它让以太网连接一路延伸到现场层。以更少的布线、更轻的重量以及更长的传输距离实现真正的现场级联网能力。

特性	单对以太网 (SPE)	RJ45（经典以太网）
布线方式	1 对绞线（2 根导线）	4 对绞线（8 根导线）
连接器标准	IEC 63171 系列（连接器标准）	8P8C 模块化连接器（RJ45）
数据速率	最高可达 1 Gbit/s（取决于标准，例如 100BASE‑T1、1000BASE‑T1)	通常可达 10 Gbit/s（Cat6a 及以上）
传输距离	最长可达 1000 米（取决于应用，例如楼宇自动化或工业场景）	通常可达 100 米（标准以太网布线）
电力供给	支持 PoDL（Power over Data Line）——一对线同时传输数据与电力	支持 PoE（Power over Ethernet）——通过四对线同时传输数据与电力
尺寸与重量	更小、更轻的电缆和连接器——非常适合传感器、物联网和汽车应用	更大的连接器和更粗的电缆
应用领域	工业物联网、楼宇自动化、汽车电子、传感器/执行器技术	IT 网络、办公局域网和数据中心
互操作性	旨在将以太网扩展至现场层，实现从传感器到云的通信	用于通用应用的标准化网络基础设施

结论

SPE + RJ45 = 从云端到传感器的贯通式以太网架构。
SPE 使系统架构具备可扩展性和未来适应性，而 RJ45 仍然是网络基础设施的强大核心。

单对以太网（SPE）相比传统现场总线系统具有决定性的优势：它实现了从传感器到云端的全程 IP 通信，无需任何中断数据流的网关。SPE 支持更高的数据速率（在 1000 米距离上可达 10 Mbit/s），通过更细、更轻的电缆节省空间和重量，并可通过 PoDL 同时为终端设备提供电力。

SPE 的主要优势一览：

贯通式 IP 通信：使现场层能够直接接入以太网与 IT 世界（IIoT），从而避免复杂的协议转换。
高性能与长距离：相比传统现场总线，提供显著更高的数据速率，并可实现最长 1000 米的传输距离。
紧凑布线：SPE 仅使用一对导线，使电缆更轻、更细，弯曲半径更小，并在电缆槽中实现更高的布线密度。
能源供应（PoDL）：通过“数据线供电”可直接为传感器和执行器提供电力，无需额外的电源线。
降低复杂度：由于只需统一的以太网协议，规划和维护的工作量显著减少。
成本效益：由于无需网关且布线更简化，与传统系统相比可节省约 10%–40% 的成本。

PoDL（数据线供电）允许通过单一一对导线同时传输数据和电能。
在单对以太网（SPE）的环境中，这意味着：一根电缆即可同时承担设备的通信和供电功能。

从技术上看，PoDL 基于在数据线上叠加直流电，而不会影响数据传输。
因此，传感器、执行器或摄像头等终端设备可以直接通过以太网连接获得电力。

对于应用而言，这带来了明显的优势：布线工作量减少，安装更简单，系统更加紧凑。同时，由于所需组件和接口更少，整体效率也显著提高。

单对以太网 (SPE)

单对线数据传输

种类

应用场景

更多优势

SPE 让自动化具备未来竞争力

是什么让 IMS CS 与其他供应商不同?

SPE 与 RJ45 有什么区别?

SPE 相较于现场总线系统有什么优势？

什么是 PoDL？

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