将SPE与规范和标准相结合：开放系统的起点
虽然 单对以太网 (SPE) 本身就很有价值，当它’与超越物理连接的规范和标准结合使用。这种组合使得开放、可互操作的系统成为可能。
包含 SPE 的技术堆栈具有巨大的潜力，尤其是当它’被许多 工业自动化利益相关者接受时：
- 建筑和安装专业人员
- 网络管理员
- 应用程序员和操作员
- 数据科学家
（当技术由联盟、用户群体或协会标准化或由IEC进行国际标准化时，通常就是如此。）
让我们’看看与 SPE 一起考虑的一些规范和标准，包括将从这些技术堆栈中看到价值的利益相关者。
单对以太网 + IEC/IEEE 60802、IEEE 802.1DG 和 IEEE 802.1DP
从现场总线系统到以太网技术的转变具有显著的优势，特别是对于维护网络安全性、可用性和传输性能的网络管理员而言。所选择的物理传输标准（即单对以太网、多对以太网或基于光纤的以太网）是次要的。它们都可以链接到同一组 IEEE 802.1 标准。
通过以太网实施和遵守 IEC/IEEE 60802，网络管理员’的任务变得相当轻松。该标准集成了质量保证 (QoS) 和安全的特定机制，这些机制对于运行现代工业网络至关重要。
在依赖传统现场总线系统的自动化制造操作中，网络管理员经常遇到与数据传输速率和新设备集成相关的挑战。切换到 SPE 可为管理员提供 IEC/IEEE 60802 配置文件中增强功能带来的好处，包括改进的身份验证安全协议（例如 IEEE 802.1X）和通过 QoS 确定流量优先级的能力。这确保了关键控制信息优先于不太紧急的流量，从而提高了安装效率和可靠性。
与传统现场总线相比，SPE具有更高的带宽和传输距离，还使管理员能够有效地管理具有更多设备的更广泛网络，从而提高系统的可扩展性和灵活性。
对于所有网络兼容设备，符合配置文件需要实施现场总线环境未定义的附加机制和功能。’这可能会带来挑战，特别是对于资源严重受限的设备。然而，一致性测试尚未推出，这使得产品开发变得困难，并且无法进行认证。
单对以太网+OPC UA和UAFX
SPE 和 UAFX 的结合为从事流程导向型角色的人员提供了相当大的优势。OPC UA 和 UAFX 标准化横向和纵向沟通并定义统一的数据语义，这对于以下方面至关重要：
- 初始配置期间的应用工程师
- 进行流程监控的操作员
- 进行数据分析的数据科学家
例如，在过程工业中，精确及时的数据分析对于优化生产和及早发现异常至关重要。切换到 SPE 可以将大量数据从生产线直接快速、可靠地传输到分析和预测系统。
OPC UA 和 UAFX 的集成确保了标准化和可互操作的数据采集和传输，以便数据科学家可以访问一致且全面的数据库。这不仅提高了数据分析的质量和信息价值，而且还通过准实时分析机器数据来预测故障并启动预测性维护，从而促进了预测性维护策略的实施。
SPE的高带宽和低延迟，结合OPC UA和UAFX确保的数据一致性和安全性，帮助数据科学家更有效地提高工厂效率和正常运行时间。
到目前为止，UAFX 的当前版本仅包括控制器到控制器的通信。这会将控制器相互连接，无论制造商是谁。由于通过 UAFX 将传感器和执行器集成到控制过程中是当前的标准化项目，因此目前还无法实现超出原型状态的实施。
单对以太网+NAMUR和OPAF
NAMUR 和开放过程自动化论坛 (OPAF) 旨在通过 NAMUR 开放架构 (NOA) 和 O-PAS™ 标准来促进过程工业中开放、安全和可互操作的系统，从而创建灵活、高效的生产环境。
SPE 和 OPC UA FX 的结合（在过程工业中称为 APL（高级物理层））为自动化技术提供了强大、标准化的通信基础设施。它实现了设备和系统的无缝集成，提高了数据透明度并支持高级分析和控制功能。
NAMUR 还希望通过增加带宽，除了实际测量值之外，还能访问额外的过程和设备状态数据（“活力数据”）。借助 PA-DIM（流程自动化数据信息模型），这些数据将以标准化的方式提供给云端的 IT。
通过人工智能，可以优化流程，并通过预测性维护提高系统可用性。’传感器很可能会独立报告其生命状态的偏差。
标准化信息模型使传感器能够独立于制造商并实现自动化的自参数化和配置，从而自动提供识别数据。为了应对日益严峻的数据安全挑战，未来需要设备的安全数据身份。还将使用额外的身份验证和安全数据传输机制来满足未来的数据安全要求。
单对以太网+Belden
随着工业自动化行业继续将单对以太网集成到运营中，Belden将帮助工厂构建采用SPE作为推动因素的技术堆栈。
我们的单对以太网布线和连接产品组合为在工业环境中建立以太网连接创造了无限可能。
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关于作者
Michael Hilgner 的热情在于制定公司的技术战略。 他帮助百通从产品路线图中获取新技术的需求，并将新技术引入产品开发中。 作为 OT 和 IIoT 系统解决方案的专家，他致力于推动产品和流程的数字化。 他还发起并保持与学术界和研究机构的合作伙伴关系，以探索新技术并提高其成熟度。
关于作者
Cornelia Eitel 曾在 Belden 的 Hirschmann Automation and Control 公司从事工业以太网领域的工作二十多年。 自 2012 年起，她一直担任 Belden 高级开发部门的高级系统架构师，主要负责硬件领域。 她还支持 IEEE 802.3 单对以太网的标准化。
关于作者
Lukas Bechtel 自 2012 年起就职于 Belden，从测试自动化工程师晋升为 CTO 办公室的技术架构师。 他还是埃斯林根大学的教员和研究员，在那里他为学生讲授 IT 和网络安全以及工业网络，同时研究工业 4.0、无线通信和工业通信与安全等领域。