基于10Base T1L MAC-PHY为状态监控方案提供支持以太网IP寻址功能

根据IoT Analytics最新的报告中提到，目前全球范围内已有超过280家预测性维护类企业，这一数据在两年前约为180家。预测性维护从一个原本小众的物联网话题演变为快速增长的高投资回报应用，真正为工业用户带来了价值。预测性维护是工业大数据和人工智能方向的一个重要的应用场景，针对设备的故障和失效问题，从被动的故障维护到主动的预测和综合规划管理，研究人员不断提供新思路和新方法。

工业设备实现基于状态的监测(CbM)是预测性维护的重要方式之一。基于状态的监测涉及使用传感器来测量当前的健康状态，以监测机器或资产。在监测机器的健康状况时，需选择最合适的传感器，以确保能够检测、诊断甚至预测故障，这点至关重要。现有常用于状态监控的模拟输出压力传感器，无法测量极低频率的信号，不支持以太网IP寻址，也无法提供关于资产的历史记录，虽然可以利用以太网连接构建振动传感器，但其复杂性、传感器大小，以及成本高昂的多对电缆都会带来挑战。在状态监测领域走在业界前沿的高性能半导体企业亚德诺(ADI)公司新推出的状态监控传感器解决方案采用10BASE-T1L单对以太网连接，可以访问资产的健康状况，并可通过两根电缆为距离达1 km的传感器供电。

10-BASE-T1L成功克服以太网现场应用挑战

IEEE 802.3cg™标准也称为10BASE-T1L，是一种工业以太网网络协议。10BASE-T1L核心能力是一种全双工、直流平衡、点对点通信方案，实现了跨信息技术和操作技术网络的聚合以太网。这个单对以太网媒介标准可实现每秒10兆比特的通信速度，支持通过长达1 km的单条双绞线提供电源和传输数据。

10BASE-T1L解决了至今为止一直限制现场使用以太网的挑战。这些挑战包括功率、带宽、 布线、距离、数据岛以及本质安全0区(危险区域)应用。通过将以太网连接延伸至远程位置的边缘节点，10BASE-T1L支持传送新的数据流、额外的过程变量和辅助测量数据。如今，利用10 Mbps带宽可以向控制和自动化工程师提供资产运行状况参数和可行见解方面的新信息，因而彻底改变了其决策过程。

10BASE-T1L无需采用传统通信用于连接至控制和管理网络的耗电复杂网关，可跨信息技术和操作技术网络实现融合以太网网络。通过此融合网络，可简化安装和器件更换，加快网络调试和配置。最终将加快软件更新，简化根本原因分析和现场级资产维护。10BASE-T1L物理层与消息传输协议融合，为现场资产提供消息传输协议，较低功耗的智能传感器仅占用少量内存空间。消息传输协议将资产运行状况信息直接与云或私人服务器连接，以实施高级数据分析，进而采用预测性维护技术。

10Base T1L MAC-PHY简化监控传感器的设计

ADI设计的10Base T1L MAC-PHY ADIN1110是一款单对以太网收发器，带有嵌入式媒体访问控制 (MAC) ，会大幅降低智能状态监控传感器的设计复杂性和系统成本。该产品专为工业以太网应用而设计，符合 IEEE 802.3cg-2019 以太网标准，适用于长距离 10 Mbps 单对以太网。ADIN1110 集成MAC 接口，可通过串行外设接口与各种主机控制器直接连接。此 SPI 支持使用低功耗处理器，无需集成 MAC，从而提供最低的整体系统级功耗。

ADIN1110可以通过单根双绞线以太网电缆，将数据传输超过1.7公里或超过1英里(相比以前的以太网标准，距离大幅增加)，从而有助于减小尺寸、重量并降低成本。与传统以太网电缆相比，单根双绞线电缆重量更轻、延展性更好，并支持重复使用现有的布线基础设施，进而降低了调试成本和复杂性。此外，ADIN1110采用 1.8 V 或 3.3 V 的单电源轨供电，支持 1.0 V 和 2.4 V 幅值操作模式和外部端电极电阻，可在本质安全环境中使用。

ADI最新推出的状态监控传感器解决方案就是使用低功耗MEMS振动传感器ADXL359 、10Base T1L以太网收发器ADIN1110和嵌入式微控制器，来提供高质量的资产记录和IP寻址功能，单对以太网连接降低总系统成本，可以测量高价值资产一直覆盖到直流的信号，例如风轮机和交流电机。其中，ADXL359 MEMS振动传感器提供了低功耗、低噪声多轴检测解决方案，ADIN1110 10BASE-T1L MAC-PHY通过简单的SPI接口给低功耗处理器提供单对以太网连接。

10BASE-T1L加速工业4.0应用落地

在802.3cg标准认可后，业界一直在加速开发10BASE-T1L兼容的组件和设备，在支持标准开 发过程的强大工业公司联盟的支持下，10BASE-T1L技术预计将取代4 mA至20 mA和HART接口，并加速采用工业4.0.

ADI公司一直在积极参与10BASE-T1L的IEEE 802.3cg标准的开发，该标准支持10 Mbps通信以及长达1 km的单根双绞线供电，这将取代如今现场设备中大量使用的传统4 mA至20 mA或双极性模拟电压通信方式。10BASE-T1L 在本质安全应用中提供高达500 mW功率，在非本质安全应用中提供高达60 W功率(取决于电缆)。这些标准将提供统一的通信和电源协议，并为边缘节点提供通用的网络基础设施。

完整的系统级状态监控应用解决方案将是实现更高质量的数据和洞察，从而显著改善制造流程的关键。10BASE-T1L的先进技术与人工智能驱动的实时检测技术相结合，可以在客户系统的各个级别实现检测和解译声音、振动、压力、电流、温度等，从而提供连续状态监控和按需诊断。ADI在支持客户实施新技术方面的丰富经验将有助于成功推出这些10BASE-T1L产品。