SPE v souladu s normou IEC 63171-7 poprvé zajišťuje skutečnou kompatibilitu napříč hranicemi výrobců a snižuje rizika plánování pro vaši společnost.
Single Pair Ethernet Nepřetržitá komunikace mezi zařízeními od snímače až do cloudu: technologie Single Pair Ethernet (SPE) umožňuje ethernetový přenos pouze jedním párem vodičů, čímž zajišťuje nenákladné a prostorově úsporné připojení snímačů. Tím se otevírá možnost nepřetržité komunikace založené na IP protokolu až do úrovně terénu. Technologie Single Pair Ethernet umožňuje kromě přenosu dat také současné napájení koncových zařízení přes Power over Data Line (PoDL). V bílé knize se dozvíte, jak vytvořit komunikaci v terénu tak, aby byla připravena na budoucnost.
Co je Single Pair Ethernet?
Klasický Ethernet již propojuje v pyramidě automatizace horní úrovně, avšak pro nejnižší úroveň terénu je často příliš nákladný, nebo má omezený dosah. Technologie SPE v této souvislosti rozšiřuje výkonnostní profil Ethernetu.
Single Pair Ethernet je fyzická vrstva pro přenos dat pouze jedním krouceným párem vodičů namísto dvou dvojvodičů u fast ethernetu (100 Mbit/s) nebo čtyř dvojvodičů u gigabitového ethernetu. Kompaktní zařízení, snímače a akční členy se tak dají připojit přímo z úrovně terénu – bez dodatečných subsystémů nebo bran. SPE je lehkou, materiálově úspornou inovací Ethernetu pro současné i budoucí oblasti použití.
Často kladené dotazy k novému standardu Single Pair Ethernet
Konektory IP20 a M12 se očekávají začátkem roku 2027. Doporučujeme začít s plánováním již nyní. Plánuje se převedení i dalších typů provedení na nový standard.
Phoenix Contact je iniciátorem a aktivním spolutvůrcem nového standardu - můžete těžit z našich zkušeností a inovační síly.
Nový plug-in zjednodušuje integraci, zvyšuje kompatibilitu a umožňuje ještě flexibilnější použití v mnoha aplikacích.
U stávajících produktů s technologií SPE nebude v současné době ukončena jejich výroba. O tom se bude rozhodovat až v dlouhodobém horizontu, teprve po úplném zavedení nového portfolia.
Ano, naše řešení jsou navržena tak, abyste mohli ve svých systémech flexibilně a paralelně používat stávající i nové produkty.
Technologie SPE
Přehled standardů relevantních pro Single Pair Ethernet
Standardy SPE a normy v bílé knize
Výkonnost SPE závisí na jasně definovaných standardech a normách. Tato bílá kniha ukazuje, jak mezinárodní předpisy vytvářejí základ pro konzistentní, interoperabilní a na budoucnost připravenou infrastrukturu SPE. Standardy SPE jsou definovány v normě IEEE 802.3. Tato norma popisuje technické rámcové podmínky pro ethernetový přenos dat jedním párem vodičů. Liší se různými přenosovými rychlostmi a vzdálenostmi. Norma IEC 63171 popisuje kompatibilní konektory pro tyto standardy SPE. V současné době se připravuje 2. vydání normy IEC 63171-7.
- vydání normy IEC 63171-7 vychází ze stávajícího hybridního rozhraní SPE. Definuje jednotný druh konektoru, který konzistentně pokrývá jak hybridní, tak i čistě datové aplikace. Norma rozlišuje mezi různými provedeními, která jsou vhodná podle daného místa použití a požadavků na ochranu. Patří k nim mimo jiné druhy konektorů s krytím IP20 určené pro použití v chráněném prostředí, stejně jako robustní varianty M8 a M12 pro úroveň terénu.
Power over Data Line (PoDL)
Kromě přenosu dat přes Ethernet umožňuje technologie SPE také současné napájení koncových zařízení. Pomocí technologie Power over Data Line (PoDL) lze přenášet užitečný výkon o velikosti až 52 W.
Různé výkonové třídy jsou popsány v normě IEEE 802.3bu a IEEE 802.3cg. S touto technikou je možné elektricky napájet snímač nebo akční člen vzdálený až 1 000 metrů kabelem, který se používá pro přenos dat. Tím se minimalizuje nákladnost instalace i prostorové nároky na propojování v terénu.
Výkonové třídy PoDL
Oblasti použití technologie Single Pair Ethernet SPE se ideálně hodí pro různé aplikace v automatizaci zemědělství, budov, průmyslu a procesů. Techniku SPE lze snadno integrovat do stávající ethernetové infrastruktury, nezávisle na tom, v jakém prostředí se bude používat. Díky prostorově úsporným vedením poskytuje technologie Single Pair Ethernet více místa pro elektroniku, což koresponduje s trendem miniaturizace zařízení šetřících zdroje.
Teplo a zima, vlhkost a prach, nárazy a vibrace – požadavky na datové konektory používané v zemědělských pracovních strojích jsou vskutku extrémní. Pro dosažení maximální spolehlivosti i při vysokém zatížení nabízí společnost Phoenix Contact robustní konektory umožňující dlouhodobý, stabilní a vysoce výkonný SPE přenos dat. Jako člen nadace Agricultural Industry Electronics Foundation (AEF) pomáháme při vývoji nových standardů přenosu dat jako např. vysokorychlostní sběrnice ISOBUS (HSI) a podporujeme je svými produkty určenými pro Single Pair Ethernet.
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.
Prostorově úsporná technika se optimálně hodí k použití v automobilovém průmyslu. S přenosovou rychlostí 10 Mbit/s až 1 Gbit/s prostřednictvím pouze jednoho krouceného páru vodičů a s maximální délkou kabelu 15 m (nestíněný) nebo 40 m (stíněný) je ideální k použití v kabelových svazcích vozidel. Dále se nachází ve fázi vývoje řada nových standardů SPE, které by měly umožnit přenos dat rychlostí až 10 Gbit/s, či dokonce ještě vyšší. V nových generacích automobilů tak technologie SPE nahrazuje sběrnice CAN, MOST, FlexRay a další. Bezpečnostní funkce, řízení a komunikace probíhají jednotně přes Ethernet. To je nezbytným předpokladem pro síťově propojené nebo autonomní řízení vozidel.
Přímé dvouvodičové ethernetové připojení zařízení v terénu a snímačů v Ex zónách procesně technických aplikací umožňuje Ethernet APL. Advanced Physical Layer (APL) používá standard 10BASE-T1L 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. Lze tak používat v prostředí s nebezpečím výbuchu, stejně jako překlenovat velké vzdálenosti až do 1 000 m při rychlosti 10 Mbit/s. Nová komunikační infrastruktura zajišťuje konzistentní používání ethernetu ve zpracovatelském průmyslu.
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.
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.