Single Pair Ethernet Communication continue entre les appareils, du capteur au cloud
Single Pair Ethernet (SPE) permet la transmission Ethernet via une seule paire de fils et assure ainsi une connexion économique et peu encombrante des capteurs. Une communication continue basée sur IP jusqu'au niveau terrain devient possible. Outre la transmission de données, la technologie Single Pair Ethernet permet également d'alimenter simultanément des terminaux via PoDL - Power over Data Line.
Single Pair Ethernet permet de répondre aux exigences d'une infrastructure réseau uniforme qui constitue la base de l'industrie 4.0 et de l'Internet industriel des objets (IIoT).
Qu'est-ce que Single Pair Ethernet ?
L'Ethernet classique, qui relie déjà tous les niveaux supérieurs dans la pyramide de l'automatisation, est souvent inadapté à la connexion du niveau terrain le plus bas. L'installation est souvent trop compliquée ou les distances maximales ne sont pas suffisantes. La technologie SPE étend ici de manière décisive le profil de performance de l'Ethernet classique.
Single Pair Ethernet est une autre forme de couche physique. Alors qu'il fallait jusqu'à présent deux paires pour la transmission Fast Ethernet (100 Mbits/s) ou quatre paires pour Ethernet GBit, Single Pair Ethernet permet la transmission de données via une seule paire torsadée (single pair). Cela permet de nouvelles possibilités de connexion d'appareils compacts, capteurs et actionneurs directement depuis le niveau terrain. Des sous-systèmes ou passerelles supplémentaires pour la mise en œuvre ne sont plus nécessaires. Le SPE est donc une évolution d'Ethernet légère et économe en matériaux pour de nombreux domaines d'application actuels et futurs.
Communication basée sur IP de bout en bout, du niveau terrain jusqu'au cloud
Une infrastructure réseau à l'épreuve du temps grâce à la communication basée sur Ethernet
En comparaison directe avec les solutions existantes, Ethernet avec TCP/IP et Time-Sensitive Networking (TSN) permet une transmission de données en temps réel avec des taux de transfert de données nettement plus élevés. Avec Single Pair Ethernet, cela est également possible avec des données provenant du niveau terrain. La technologie de transmission moderne permet une communication Ethernet peu encombrante et peu coûteuse, du capteur jusqu'au cloud. L'utilisation à grande échelle des SPE dans un large éventail d'applications est rendue possible par la compatibilité universelle qu'offrent les normes définies pour les protocoles de transmission, le câblage et les composants des appareils.
La transmission de données via une seule paire de fils permet de réutiliser les infrastructures de câbles bifilaires existantes (Cable Sharing). Cela préserve particulièrement le matériel, réduit les travaux de câblage et est facile à intégrer. La technologie peut être utilisée pour toutes les applications avec des portées allant jusqu'à 1 000 mètres, des débits de données élevés jusqu'à 10 Gbit/s ainsi que des puissances allant jusqu'à 50 W. Un réseau SPE peut être réalisé en topologie en étoile ou en ligne. Cette technologie répond aux exigences d'une infrastructure réseau à l'épreuve du temps.
Caractéristiques de la technologie Single Pair Ethernet
Normes Single Pair Ethernet
Différents standards et normes régissent tout ce qui concerne la technologie SPE, des interfaces Ethernet à la transmission des données en passant par le câblage. Les normes SPE sont définies dans l'IEEE 802.3. Cette norme décrit les conditions techniques générales pour la transmission de données basée sur Ethernet via une paire de fils. Les différences se situent au niveau des vitesses de transmission et des distances. La norme CEI 63171 décrit les connecteurs compatibles avec ces normes SPE.
Phoenix Contact propose des connecteurs IP20 selon la norme CEI 63171-2 ainsi que des connecteurs IP67 au design M8 et M12 selon la norme CEI 63171-5. De plus, des connecteurs hybrides SPE-M12 selon la norme CEI 63171-7 sont actuellement en cours de développement. Les câbles SPE sont définis selon la norme CEI 61156-1x. Il est également possible d'utiliser des infrastructures de câblage existantes si elles répondent aux exigences.
Voies de transmission
Les origines de Single Pair Ethernet reposent dans l'industrie automobile. L'objectif est de mettre en place une infrastructure efficace et uniforme, capable de fournir des performances élevées avec le moins de câblage possible. Des exigences similaires s'appliquent également aux applications dans d'autres industries. Les 100 mètres de longueur de connexion maximale de l'Ethernet classique ne suffisent toutefois pas pour de nombreuses applications. La norme SPE 10BASE-T1L selon IEEE 802.3cg permet une distance de transmission nettement plus importante. Cette norme définit le câblage de données avec une seule paire de fils et une distance de transmission pouvant atteindre 1 000 mètres.
Pour une longueur de transmission de 1 000 mètres, les taux de transmission atteignent 10 Mbits/s ou 1 Gbit/s pour une longueur de transmission de 40 mètres. Ces taux de transmission sont suffisants, même pour les composants de capteurs les plus sophistiqués du niveau terrain. Les interfaces SPE peuvent ainsi être utilisées de manière universelle pour les applications industrielles.
Grâce à la technologie Power over Data Line (PoDL), les capteurs ou appareils de terrain sont alimentés simultanément en courant
PoDL – Power over Data Line
En plus de la transmission de données via Ethernet, la technologie SPE permet également d'alimenter simultanément les terminaux. La technologie PoDL (Power over Data Line) permet de transmettre jusqu'à 50 W de puissance utile.
Les différentes classes de puissance sont décrites dans la norme IEE 802.3 bu et IEEE 802.3cg. Grâce à cette technologie, il est possible d'alimenter un capteur ou un actionneur situé jusqu'à 1 000 mètres de distance via le câble utilisé pour la transmission des données. Les frais d'installation et l'espace requis pour le câblage terrain sont réduits au minimum.
Classes de puissance PoDL
Nos produits
Connecteurs SPE
Les embases et connecteurs compacts de la série ONEPAIR pour Single Pair Ethernet sont parfaits pour la transmission efficace des données dans l'automatisation des usines et des processus ainsi que pour le câblage des bâtiments.
Les faces actives selon la norme CEI 63171-5 se sont imposées dans les designs M8 et M12 pour les applications industrielles, même dans des environnements de terrain difficiles. Dans le câblage des bâtiments, la face active IP20 selon CEI 63171-2 est leader. Cette face active est la plus compacte de toute la série de normes et permet de doubler la densité d'assemblage par rapport à une interface RJ45 traditionnelle. Le câblage réduit est la base d'une communication Ethernet à l'épreuve du temps.
Blocs de jonction pour C.I. SPE
Dans le domaine des applications Industrie 4.0 et IIoT, le Single Pair Ethernet constitue une technologie performante. Les blocs de jonction pour C.I. de la gamme MINICONNEC font ici valoir leurs atouts grâce à leur codage couleur clair et à leur manipulation intuitive.
Switchs SPE manageables
Les switchs SPE manageables offrent pour la première fois la possibilité de connecter directement au réseau Ethernet des capteurs et appareils de terrain modernes avec interface SPE. Ils constituent donc la base d'une solution SPE intelligente, dans laquelle les données des capteurs du niveau terrain sont intégrées dans le cloud et sur Internet.
Grâce à la norme SPE 10 BASE-T1L, le switch manageable permet même de couvrir de grandes distances jusqu'à 1 000 mètres. Grâce à Power over Data Line (PoDL), les capteurs sont de plus alimentés de manière optimale.
L'offre de notre équipe de conseil sur le Single Pair Ethernet
Phoenix Contact dispose des connaissances et d'une gamme de produits permettant d'utiliser Single Pair Ethernet dans différentes industries et différents domaines. Découvrez comment les experts SPE Verena Neuhaus, Guadalupe Chalas et Tim Kindermann développent avec vous des solutions individuelles pour le Single Pair Ethernet, la technologie clé de la digitalisation.
Votre partenaire clé pour la mise en réseau intelligente
Phoenix Contact est votre partenaire clé pour l'intégration du Single Pair Ethernet. De l'interface du dispositif au câblage en passant par les composants actifs du réseau, des capteurs sur le terrain jusqu'au PC dans le bureau. En tant que pionnier dans le domaine de la numérisation, Phoenix Contact développe une gamme de produits complète.
La Single Pair Ethernet System Alliance
Phoenix Contact s'est associé avec d'autres entreprises technologiques leaders dans la SPE System Alliance. Les entreprises partenaires mettent en commun leur savoir-faire sur le Single Pair Ethernet et échangent d'une manière ciblée. Elles poursuivent un objectif commun : promouvoir la technologie SPE pour l'IIoT (Industrial Internet of Things) et tous les autres domaines d'application.
Autres nouvelles technologies de communication Communiquer en continu jusque sur le terrain
De nouvelles normes de communication telles que OPC UA, TSN, SPE et 5G sont actuellement en cours d'élaboration dans de nombreux comités et projets de normalisation. Ces nouvelles technologies ne doivent toutefois pas être considérées indépendamment l'une de l'autre car elles forment ensemble la communication du futur.
En tant que leader technologique, avec plus de 30 ans d'expérience dans le domaine de la technologie de communication industrielle, Phoenix Contact s'engage dans tous les organismes de normalisation importants. Là, nous contribuons à concevoir pour vous cette nouvelle norme de communication pour l'automatisation, indépendamment du fabricant.
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