Domovská stránka
Technologie
Single Pair Ethernet

Single Pair Ethernet Nepřetržitá komunikace mezi přístroji od úrovně jednotlivých snímačů až po cloudové prostředí: Technologie Single Pair Ethernet (SPE) umožňuje ethernetový přenos pouze jedním párem vodičů, a umožňuje tak nenákladné, prostorově úsporné připojování snímačů. Umožňuje nepřetržitou komunikaci na bázi IP až po úroveň pole. Technologie Single Pair Ethernet umožňuje kromě přenosu dat také současné napájení koncových zařízení prostřednictvím funkce PoDL – Power over Data Line. Technologie SPE splňuje požadavky na jednotnou síťovou infrastrukturu, která je základem pro Průmysl 4.0 a průmyslový internet věcí (IIoT).

Co znamená pojem Single Pair Ethernet?

Klasický Ethernet, který již propojuje všechny vyšší úrovně v automatizační pyramidě, je často nevhodný pro připojování nejnižší úrovně pole. Instalace je často příliš nákladná a maximální vzdálenosti nemusí být dostačující. Technologie SPE v tomto případě rozhodujícím způsobem rozšiřuje výkonnostní profil klasického Ethernetu.

Single Pair Ethernet je další formou fyzické vrstvy. Zatímco dříve byly nezbytné pro přenos založený na technologii Fast Ethernet (100 MBit/s) dva dvojvodiče, resp. pro přenos založený na technologii Gigabit Ethernet čtyři dvojvodiče, technologie Single Pair Ethernet umožňuje přenos dat prostřednictvím pouze jednoho krouceného páru vodičů (single pair). To poskytuje nové možnosti při připojování kompaktních přístrojů, senzorů a akčních členů přímo z úrovně pole. Přídavné subsystémy nebo brány pro implementaci již nejsou potřeba. SPE proto představuje snadno využitelný a materiálově úsporný další stupeň vývoje technologie Ethernet pro mnoho dnešních i budoucích oblastí použití.

Muž s tabletem při komunikaci založené na IP

Průběžná komunikace založená na IP z úrovně pole do cloudového prostředí

Síťová infrastruktura připravená na budoucí použití díky komunikaci založené na technologii Ethernet

V přímém srovnání se stávajícími řešeními umožňuje Ethernet s protokolem TCP/IP a technologií Time Sensitive Networking (TSN) přenos dat v reálném čase s výrazně vyšší přenosovou rychlostí. Při použití technologie Single Pair Ethernet je to možné i u dat z úrovně pole. Moderní přenosová technologie umožňuje prostorově a nákladově úspornou komunikaci prostřednictvím sítí Ethernetu od úrovně snímačů až po úroveň cloudového prostředí. Díky univerzální kompatibilitě dosahované prostřednictvím definovaných standardů pro protokoly přenosu, kabeláž a komponenty přístrojů je možné rozsáhlé použití technologie SPE v různých oblastech.

Přenos dat pouze po jednom dvojvodiči umožňuje nadále používat stávající dvouvodičové kabelové infrastruktury (Cable Sharing). Toto řešení je obzvláště šetrné k materiálům, snižuje nároky na kabeláž a jednoduše se integruje. Tuto technologii lze použít v různých aplikacích s dosahem až 1 000 metrů, vysokou rychlostí přenosu dat až 10 GBit/s a výkonem až 50 W. Síť SPE lze realizovat jako hvězdicovou i jako linkovou topologii. Tato technologie splňuje požadavky na síťovou infrastrukturu, která splňuje budoucí požadavky.

Bezplatný webový seminář

Souhrnné vědomosti o technologii Single Pair Ethernet

Vše, co musíte vědět o technologii Single Pair Ethernet: Verena Neuhaus a Tim Kindermann, specialisté na technologii SPE ve společnosti Phoenix Contact, představují tuto technologii prostřednictvím webového semináře a diskutují o trendech v oblasti průmyslové komunikace. Ukáží vám také, jak můžete produkty založené na technologii SPE výhodně používat ve svých aplikacích.

Sledujte webový seminář

Webový seminář na téma Single Pair Ethernet s Verenou Neuhaus a Timem Kindermannem, specialisty na technologii SPE ve společnosti Phoenix Contact

Vlastnosti technologie Single Pair Ethernet

Standardy Single Pair Ethernet

Různé standardy a normy upravují vše kolem technologie SPE, od rozhraní Ethernet až po kabeláž a přenos dat. Standardy SPE jsou definovány v normě IEEE 802.3. Tato norma popisuje technické rámcové podmínky pro přenos dat po dvojici vodičů na bázi technologie Ethernet. Liší se přenosovými rychlostmi a vzdálenostmi. Norma IEC 63171 popisuje kompatibilní konektory pro tyto standardy SPE.

Společnost Phoenix Contact nabízí zástrčky v provedení IP20 podle IEC 63171-2 a zástrčky v provedení IP67 o velikostech M8 a M12 podle IEC 63171-5. Kromě toho se v současné době nacházejí ve fázi vývoje hybridní konektory SPE v provedení M12 podle normy IEC 63171-7. Kabely pro Single Pair Ethernet definuje norma IEC 61156-1x. Přitom je možné také využívání stávající kabelové infrastruktury, jestliže jsou splněné příslušné požadavky.

Přenosové trasy

Technologie Single Pair Ethernet má svůj původ v automobilovém průmyslu. Cílem je realizace efektivní a jednotné infrastruktury, která bude poskytovat vysoký výkon při co nejmenším počtu kabelů. Podobné požadavky platí také pro aplikace v jiných průmyslových odvětvích. Vzdálenost 100 metrů jako maximální délka připojení při použití klasické technologie Ethernet však není pro značný počet aplikací dostačující. Standard SPE 10BASE-T1L podle IEEE 802.3cg umožňuje použití výrazně delší přenosové trasy. Tento standard definuje datovou kabeláž pouze s jedním párem vodičů a přenosovou trasou o délce až 1 000 metrů.

Při délce přenosové trasy 1 000 metrů dosahují přenosové rychlosti až 10 MBit/s a při délce přenosové trasy 40 metrů činí dosažitelná rychlost 1 GBit/s. Tyto přenosové rychlosti jsou dostatečné i pro náročné senzorové komponenty na úrovni pole. Rozhraní SPE lze tedy univerzálně používat pro průmyslové aplikace.

Díky použití technologie napájení Power over Data Line (PoDL) lze senzory nebo polní přístroje současně také napájet elektrickým proudem

PoDL – Power over Data Line

Kromě přenosu dat prostřednictvím sítí Ethernet umožňuje technologie SPE také současné napájení koncových zařízení. Pomocí technologie Power over Data Line (PoDL) lze přenášet užitečný výkon o velikosti až 50 W.

Různé výkonové třídy jsou popsány v normě IEEE 802.3bu aIEEE 802.3cg. Díky této technologii je možné napájet senzor nebo akční člen až do vzdálenosti 1000 metrů prostřednictvím kabelu, který se současně používá pro přenos dat. Nákladnost instalace a prostorové nároky na polní kabeláž jsou tak minimalizovány.

Výkonové třídy PoDL

Tabulka s přehledem výkonových tříd PoDL

Oblasti použití technologie Single Pair Ethernet SPE je vhodný pro různé aplikace v oblasti průmyslu 4.0, stavebnictví, tovární a procesní automatizace. Technologii SPE lze snadno integrovat do stávající infrastruktury založené na sítích Ethernet, bez ohledu na prostředí, ve kterém se používá. Díky prostorově úsporným vedením poskytuje technologie Single Pair Ethernet více místa pro vaši elektroniku i s ohledem na trend miniaturizovaných přístrojů šetřících zdroje.

Muž před obrazovkou ve výrobním průmyslovém provozu

Budovy se systémem automatizace budov při pohledu zvenčí

Automobilový průmysl

Tato prostorově úsporná technologie je ideální pro použití v automobilovém průmyslu. Díky přenosu rychlostí 10 MBit/s až 1 GBit/s prostřednictvím pouze jednoho krouceného páru vodičů a maximální délkou kabelu 15 metrů (nestíněného) nebo 40 metrů (stíněného) je ideálně uzpůsobená pro kabelové svazky ve vozidlech. Kromě toho se nachází ve fázi vývoje řada nových standardů SPE, které by měly umožnit přenos dat rychlostí až 10 GBit/s a dokonce i vyšší. V nových generacích automobilů tak technologie SPE nahrazuje sběrnice CAN, MOST, FlexRay a další. Bezpečnostní funkce, řídicí jednotka a komunikace tak fungují jednotně prostřednictvím sítí Ethernet. To je nezbytným předpokladem pro síťově propojené nebo autonomní řízení.

Průmyslové aplikace

Ve všech výrobních oblastech sehrává integrace senzorů klíčovou roli. SPE spolehlivě začleňuje senzory, akční členy nebo polní přístroje do stávajícího prostředí založeného na sítích Ethernet. To znamená, že potřebná data a procesní informace lze přenášet přímo do řídicí úrovně nebo do cloudového prostředí za účelem analýzy. Na rozdíl od polních sběrnicových protokolů proniká Ethernet do všech úrovní automatizace. Další brány nebo přídavná rozhraní nejsou zapotřebí. Snížení počtu vodičů na pouhý jeden pár také zjednodušuje připojování senzorů pomocí kabeláže přímo ve strojích nebo zařízeních. Sestavování, provoz a údržba zařízení se stávají efektivnějšími a hospodárnějšími.

Zpracovatelský průmysl

Přímé dvouvodičové ethernetové připojení polních přístrojů a senzorů pro procesně technické aplikace v zónách s nebezpečím výbuchu je umožněno prostřednictvím technologie Ethernet APL. Advanced Physical Layer používá standard 10BASE-T1-L z IEEE 802.3cg společně se standardem IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE) (2-WISE znamená 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) a podporuje metody ochrany proti výbuchu včetně jiskrové bezpečnosti. Je tedy umožněno použití v oblastech s nebezpečím výbuchu a přemosťování velkých vzdáleností dosahujících až 1 000 metrů při přenosové rychlosti 10 Mbit/s. Nová komunikační infrastruktura umožňuje trvalé používání technologie Ethernet ve zpracovatelském průmyslu.

Více informací o technologii Ethernet APL

Automatizace budov

Budovy propojené pomocí sítí zajišťují vysokou účinnost, větší míru bezpečnosti a dodatečné komfortní funkce. Při použití univerzálního IP protokolu lze například senzory, spínače nebo termostaty připojovat k systému řízení budovy prostřednictvím místní datové sítě a cloudového prostředí. Průběžná kabeláž SPE nahrazuje stávající systémy polních sběrnic, složitá rozhraní nebo brány. Existuje také možnost opětovného využití stávajících dvouvodičových kabelových infrastruktur, jako např. síťových kabelů. Instalace a uvádění do provozu jsou výrazně zjednodušené.

Více informací o automatizaci budov

Naše produkty

Konektory SPE

Kompaktní přístrojové a kabelové konektory řady ONEPAIR pro Single Pair Ethernet jsou vhodné pro efektivní přenos dat v oblasti automatizace závodů a procesů i při propojování budov.

Pro průmyslové aplikace, a to i při použití v náročných provozních podmínkách, se prosadily tvary konektorů podle IEC 63171-5 v provedeních M8 a M12. V oblasti kabeláže budov zaujímá vedoucí postavení tvar konektoru v provedení IP20 podle IEC 63171-2. Tento tvar konektoru je nejkompaktnější z celé normalizované řady a umožňuje dosahování dvojnásobné hustoty integrace ve srovnání s běžným rozhraním RJ45. Kabeláž redukovaná podle potřeb konkrétní aplikace tvoří základ perspektivní ethernetové komunikace od pole až po cloud.

Seznamte se s konektory SPE

Svorky desky plošných spojů SPE bodují v aplikacích Průmysl 4.0 a IIoT

Svorky desek plošných spojů s konektory SPE

V oblasti aplikací Průmysl 4.0 a IIoT představuje Single Pair Ethernet výkonnou technologii. Svorky desek plošných spojů z programu COMBICON přitom bodují z důvodu jednoznačného barevného značení a intuitivní manipulace.

Přejít na seznam produktů se svorkami desek plošných spojů SPE

Řízené přepínače SPE

Řízené přepínače SPE poprvé nabízejí možnost připojovat moderní senzory a polní přístroje pomocí rozhraní SPE přímo k síti Ethernet. Jsou tedy základem inteligentního řešení SPE, v němž jsou data ze senzorů na úrovni pole integrována do cloudu a internetových aplikací.

Díky standardu SPE 10 BASE-T1L umožňuje řízený přepínač přenos dat i na dlouhé vzdálenosti dosahující až 1000metrů. Senzory jsou navíc optimálním způsobem napájeny pomocí technologie Power over Data Line (PoDL).

Seznamte se s řízenými přepínači SPE

Poradenský tým SPE společnosti Phoenix Contact: Tim Kindermann, Verena Neuhaus a Guadalupe Chalas

Nabídka našeho poradenského týmu pro Single Pair Ethernet

Společnost Phoenix Contact disponuje znalostmi a produktovým portfoliem, které umožňují použití technologie Single Pair Ethernet v různých odvětvích a oblastech. Zjistěte více informací o tom, jak odborníci SPE Verena Neuhaus, Guadalupe Chalas a Tim Kindermann vyvíjejí společně s vámi individuální řešení pro klíčovou technologii digitalizace, kterou představuje Single Pair Ethernet.

Požádat o konzultaci nyní

Váš klíčový partner pro inteligentní síťové propojení

Společnost Phoenix Contact je vaším klíčovým partnerem pro integraci technologie Single Pair Ethernet. Od rozhraní přístroje přes kabeláž až po aktivní síťové komponenty, od snímačů v poli až po počítače v kanceláři. Jakožto průkopník v oblasti digitalizace vyvíjí společnost Phoenix Contact kompletní škálu produktů.

Single Pair Ethernet System Alliance

Společnost Phoenix Contact se spojila s dalšími předními technologickými společnostmi v SPE System Alliance SPE. Partnerské společnosti sdílejí své odborné znalosti v oblasti technologie Single Pair Ethernet a vzájemně si vyměňují informace. Sledují společný cíl: Podporu technologie SPE pro průmyslový internet věcí (IIoT) a všechny ostatní oblasti použití.

Další informace naleznete na adrese www.singlepairethernet.com

Otázky a odpovědi k Single Pair Ethernet

Konektory M8 a IP20 pro Single Pair Ethernet

Topologie automatizace závodů se Single Pair Ethernet

Single Per Ethernet použitý v Embedded System

Kabelová infrastruktura pro Single Pair Ethernet

Které přenosové rychlosti mohu přenášet pomocí Single Pair Ethernet?

Dnes již dostupná ethernetová technologie dodává pro vaši aplikaci přenosovou rychlost až 10 Gbit/s pouze jedním párem vodičů.

Proč bych měl/a používat Single Pair Ethernet?

Infrastruktura Single Pair Ethernet vám pomůže redukovat datovou kabeláž, zabránit výpadkům médií od pole ke cloudu a výpadkům přístrojů. Můžete sestavovat sítě se souvislou strukturou založenou na technologii Ethernet, a tím odstranit potřebu použití bran. Se Single Pair Ethernet navíc vytvoříte kabeláž snadněji a rychleji, protože je třeba připojit pouze dva vodiče. Standard 10Base T1L umožňuje používání ethernetové kabeláže s dosahem až 1 000 m.

Které standardy jsou k dispozici pro SPE?

Standardy pro Single Pair Ethernet definuje norma IEEE 802.3. V současné době existuje pět různých standardů s různými přenosovými rychlostmi a vzdálenostmi, které jsou již schváleny. O dalších standardech se zatím jedná.

Mohu prostřednictvím Single Pair Ethernet přenášet také výkon?

Ano, pomocí standardu PoDL (Power over Data Line) je možné přenášet výkon až 50 W. Různé výkonové třídy jsou popsány v normě IEEE 802.3bu aIEEE 802.3cg.

Co se děje se stávající kabelovou infrastrukturou?

Pokud stávající kabelové infrastruktury splňují požadavky, mohou se využít pro Single Pair Ethernet. Kabely pro Single Pair Ethernet definuje norma IEC 61156-1x.

Další nové komunikační technologie Stabilní komunikace až k poli

V mnoha komisích a standardizačních projektech dnes vznikají nové komunikační standardy jako OPC UA, TSN, Single Pair Ethernet a 5G. Tyto nové technologie však od sebe nelze oddělovat, tvoří totiž společně komunikaci budoucnosti.
Jako technologický lídr s více než 30 lety zkušeností v oblasti průmyslové komunikační techniky se společnost Phoenix Contact angažuje ve všech důležitých standardizačních komisích. Tam pro vás vytváříme nový komunikační standard pro automatizaci vhodný pro každého výrobce.

Získejte na našich stránkách více informací o nových standardech.