Egy érpáras Ethernet

Egy érpáras Ethernet A készülékek átfogó kommunikációja a szenzortól a felhőig

A Single Pair Ethernet (SPE) lehetővé teszi az Ethernet átvitelét egyetlen érpáron keresztül, és így lehetővé teszi az érzékelők kedvező költségű és helytakarékos csatlakoztatását. Lehetővé válik az átfogó IP-alapú kommunikáció egészen a terepi szintig. Az adatátvitel mellett az egy érpáras Ethernet technológia a PoDL (Power over Data Line) révén a végkészülékek egyidejű áramellátását is lehetővé teszi.

Az egy érpáras Ethernet megfelel az egységes hálózati infrastruktúra követelményeinek, amely az Ipar 4.0 és a dolgok ipari internete (IIoT) alapja.

Mi az az egy érpáras Ethernet?

A hagyományos Ethernet, amely már az automatizálási piramis minden felsőbb szintjét összeköti, gyakran alkalmatlan a legalsó, a terepi szint bekötésére. A telepítés gyakran túl sok ráfordítást igényel, vagy a maximális távolságok nem elegendőek. Az SPE technológia ezen a ponton döntően kibővíti a hagyományos Ethernet teljesítményprofilját.

Az egy érpáras Ethernet a fizikai réteg egy másik formája. Míg korábban két sodort érpárra volt szükség a Fast Ethernet (100 Mbit/s), vagy négy sodort érpárra a gigabites Ethernet átviteléhez, a Single Pair Ethernet csupán egyetlen sodort érpáron (single pair) keresztül teszi lehetővé az adatátvitelt. Ez új lehetőségeket teremt a kompakt készülékek, szenzorok és aktorok közvetlen terepi szintű csatlakoztatására. A megvalósításhoz nincs szükség további alrendszerekre vagy átjárókra. Az SPE tehát az Ethernet könnyű és anyagtakarékos továbbfejlesztése számos jelenlegi és jövőbeli alkalmazási területen.

Férfi egy táblagéppel, IP-alapú kommunikáció közben

Átfogó IP-alapú kommunikáció a terepi szinttől a felhőig

Jövőbiztos hálózati infrastruktúra az Ethernet-alapú kommunikációnak köszönhetően

A meglévő megoldásokkal közvetlenül összehasonlítva az Ethernet a TCP/IP-vel és az időérzékeny hálózattal (, Time Sensitive Networking, TSN) lehetővé teszi a valós idejű adatátvitelt, lényegesen nagyobb adatátviteli sebességgel. Az egy érpáras Ethernet segítségével ez a terepi szintű adatokkal is lehetséges. A modern átviteli technológia lehetővé teszi a hely- és költséghatékony Ethernet-kommunikációt az érzékelőtől a felhőig. Az átviteli protokollok, a kábelezés és az eszközkomponensek meghatározott szabványai által lehetővé tett egyetemes kompatibilitásnak köszönhetően az SPE nagy területen történő használata különböző alkalmazásokban lehetséges.

Az csupán egyetlen érpáron keresztül megvalósuló adatátvitel lehetővé teszi a meglévő kétvezetős kábel-infrastruktúrák további használatát (kábelmegosztás). Ez különösen anyagtakarékos, csökkenti a kábelezési ráfordításokat, és egyszerűen integrálható. A technológia akár 1000 méteres hatótávolsággal, akár 10 Gbit/s nagy adatátviteli sebességgel, valamint akár 50 W-os teljesítmény mellett is alkalmazható, alkalmazásokat átfogó módon. Az SPE hálózat megvalósítható csillag- vagy vonalas topológiával egyaránt. A technológia megfelel a jövőbiztos hálózati infrastruktúra követelményeinek.

Az egy érpáras Ethernet technológia jellemzői

Az egy érpáras Ethernet szabványai

Különböző szabványok és normák szabályoznak mindent az SPE-technológia körül, az Ethernet-interfészektől kezdve a kábelezésen át az adatátvitelig. Az SPE szabványokat az IEEE 802.3 definiálja. Ezek a szabványok az Ethernet-alapú, egy érpáras adatátvitel műszaki peremfeltételeit írják le, átviteli sebességben és távolságban különböznek egymástól. Az IEC 63171 írja le az ezen SPE-szabványokkal kompatibilis dugaszolható csatlakozókat.

A Phoenix Contact az IEC 63171-2 szerinti IP20 védettségű, valamint az IEC 63171-5 szerinti IP67 védettségű dugaszokat kínál, M8-as és M12-es felépítéssel. Ezenkívül az IEC 63171-7 szabvány szerinti SPE-M12 hibrid csatlakozók jelenleg fejlesztés alatt állnak. Az SPE kábeleket az IEC 61156-1x szabvány definiálja. Lehetőség van a meglévő kábelinfrastruktúrák felhasználására is, ha azok megfelelnek a követelményeknek.

SPE szabványok

Átviteli szakaszok

Az egy érpáras Ethernet a járműiparból eredeztethető. A cél egy olyan hatékony és egységes infrastruktúra megvalósítása, amely a lehető legkevesebb kábelezéssel képes nagy teljesítményt nyújtani. Hasonló követelmények vonatkoznak más iparágak alkalmazásaira is. A 100 méter, mint a hagyományos Ethernet maximális összeköttetési hossza azonban sok alkalmazás esetében nem elegendő. Az IEEE 802.3cg szerinti 10BASE-T1L SPE szabvány lényegesen nagyobb átviteli távolságot tesz lehetővé. Ez a szabvány csupán egyetlen érpárral és legfeljebb 1000 méteres átviteli távolsággal megvalósítható adatátviteli kábelezést határoz meg.

1000 méteres átviteli hossznál max. 10 Mbit/s, illetve 40 méteres átviteli hossznál max. 1 Gbit/s adatátviteli sebesség érhető el. Ezek az átviteli sebességek még a terepi szint nagy igényeket támasztó érzékelő-összetevői számára is elegendőek. Így az SPE interfészek univerzálisan használhatók az pari alkalmazásokban.

PoDL – Power over Data Line

A Power over Data Line (PoDL, tápellátás adatvonalon keresztül) technológiának köszönhetően az érzékelők vagy a terepi készülékek egyidejűleg áramellátást is kapnak

PoDL – Power over Data Line

Az Etherneten keresztüli adatátvitel mellett az SPE technológia a végkészülékek egyidejű tápellátását is lehetővé teszi. A Power over Data Line (PoDL) segítségével akár 50 W hasznos teljesítmény is továbbítható.

A különböző teljesítményosztályokat az IEEE 802.3bu és IEEE 802.3cg szabvány írja le. Ezzel a technikával az adatátvitelhez használt kábelen keresztül akár 1000 méteres távolságra lévő szenzor vagy aktor is táplálható árammal. A terepi kábelezés telepítési ráfordításai és helyigénye a minimálisra csökken.

PoDL teljesítményosztályok

A PoDL teljesítményosztályok áttekintő táblázata
Tanácsadás igénylése
Az SPE kiértékelő készlet most elérhető
Hozzon létre Ön is az IEEE 802.3cg szabványnak megfelelő, Ethernet-alapú multidrop alkalmazásokat. A tesztkártyán egy USB és két SPE interfész található. A 10BASE-T1S szabványban meghatározott busztopológiát támogatja. A kommunikáció adatátviteli sebessége max. 10 Mbit/s, a résztvevők száma max. 50 – 25 m-es hossz esetén. Ezzel kapcsolatban szívesen ellátjuk Önt tanácsokkal.
Tanácsadás igénylése most
Kiértékelő készlet egy érpáras Ethernethez

Egy érpáras Ethernet alkalmazások Az SPE ideális az Ipar 4.0, valamint az épület-, gyár- és folyamatautomatizálás különböző alkalmazásaihoz. Az SPE technológia könnyen integrálható a meglévő Ethernet infrastruktúrába függetlenül attól, hogy milyen környezetben használják. Az egy érpáras Ethernet az erőforráskímélő, miniatürizált készülékek felé mutató trendbe is jól belesimul, mivel a helytakarékos vezetékek révén több helyet hagy az elektronika számára.

Járműipar
Férfi egy képernyő előtt a gyáriparban
Feldolgozóipar
Épület épületautomatizálással, kívülről
Járműipar

A helytakarékos technológia ideálisan alkalmas a járműiparban való alkalmazásra. A 10 Mbit/s és 1 Gbit/s közötti átviteli sebességgel egyetlen sodort érpáron keresztül és 15 méter (árnyékolatlan) vagy 40 méter (árnyékolt) maximális kábelhosszal ideálisan alkalmas a járművek kábelkorbácsaiban való használatra. Ezenkívül számos új SPE-szabvány van fejlesztés alatt, amelyek majd akár 10 Gbit/s vagy még nagyobb adatátviteli sebességet is lehetővé tesznek. Az új generációs autókban az SPE ezért a CAN, a MOST, a FlexRay és más buszrendszerek helyébe lép. A biztonsági funkciók, a vezérlés és a kommunikáció egységesen az Etherneten keresztül történik. Ez a hálózatba kötött vagy autonóm vezetés alapvető előfeltétele.

Férfi egy képernyő előtt a gyáriparban

A gyártás minden területén kulcsszerepet játszik az érzékelők integrálása. Az SPE megbízhatóan integrálja a szenzorokat, aktorokat vagy terepi készülékeket a meglévő Ethernet-környezetbe. Ez azt jelenti, hogy a szükséges adatok és folyamatinformációk elemzés céljából közvetlenül továbbíthatók a vezérlési szintre vagy egy felhőbe. A terepibusz-protokollokkal ellentétben az Ethernet minden automatizálási szintet áthat. További átjárókra vagy interfészekre nincs szükség. Az egyetlen érpárra való csökkentés leegyszerűsíti az érzékelők közvetlenül a gépekbe vagy berendezésekbe történő kábelezését is. A létesítmények építése, üzemeltetése és karbantartása hatékonyabbá és kedvezőbb költségűvé válik.

Feldolgozóipar

Az Ethernet-APL lehetővé teszi az Ex területeken működő feldolgozóipari alkalmazások terepi készülékeinek és szenzorainak közvetlen kétvezetős Ethernet csatlakoztatását. Az Advanced Physical Layer (APL) az IEEE 802.3cg részét képező 10BASE-T1L szabványt használja az IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE) szabvánnyal együtt (2-WISE = 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet, kétvezetős gyújtószikra-mentes Ethernet), és támogatja a robbanásvédelem módszereit, beleértve a gyújtószikra-mentességet is. Lehetővé válik a robbanásveszélyes területeken való használat és a nagy, akár 1000 méteres távolságok áthidalása 10 Mbit/s sebességgel. Ez az új kommunikációs infrastruktúra tehát lehetővé teszi az Ethernet átfogó alkalmazását a feldolgozóiparban.

Bővebben az Ethernet-APL-ről
Épület épületautomatizálással, kívülről

A hálózatba kapcsolt épületek nagy hatékonyságot, nagyobb biztonságot és további kényelmi funkciókat tesznek lehetővé. Az IP-protokoll átfogó használatával pl. az érzékelők, kapcsolók vagy termosztátok a helyi adathálózaton és a felhőn keresztül csatlakoztathatók az épületmenedzselő rendszerhez. Az átfogó SPE kábelezés kiváltja a meglévő terepibusz-rendszereket, összetett interfészeket vagy átjárókat. Lehetőség van a meglévő kétvezetős kábel-infrastruktúrák, pl. a hálózati kábelek újra felhasználására is. A telepítés és az üzembe helyezés jelentősen leegyszerűsödik.

Tudjon meg többet az épületautomatizálásról

Termékeink

IP20 védettségű, M8, M12 és M12 Hybrid SPE dugaszolható csatlakozók

SPE dugaszolható csatlakozó

A ONEPAIR sorozat egy érpáras Ethernet hálózatokhoz való kompakt dugaszolható készülék- és kábelcsatlakozói ideálisan alkalmasak a hatékony adatátvitelre a gyár- és folyamatautomatizálásban, valamint az épületkábelezésben.

Az ipari alkalmazásokban, a durva terepi használatban is az IEC 63171-5 szerinti M8-as és M12-es kivitelű csatlakozóprofilok terjedtek el. Az épületek kábelezésében az IEC 63171-2 szerinti IP20 védettségű csatlakozóprofil az élenjáró megoldás. Ez a csatlakozóprofil a legkompaktabb az egész szabványos sorozatban, és a hagyományos RJ45 interfészhez képest megduplázza az egységsűrűséget. A csökkentett kábelezés a jövőbiztos Ethernet-kommunikáció alapja.

Az SPE nyomtatott áramköri kapcsok az Ipar 4.0 és az IIoT alkalmazásokban használhatók jól

SPE nyomtatott áramköri kapcsok

Az Ipar 4.0 és az IIoT alkalmazások terén az egy érpáras Ethernet (SPE) nagy teljesítőképességű technológiát jelent. A COMBICON termékcsalád nyomtatott áramköri kapcsai itt mutatják meg előnyüket az egyértelmű színkódolás és az intuitív kezelés révén.

Menedzselhető SPE switch

SPE menedzselhető switchek

A menedzselhető SPE switchek először kínálnak lehetőséget arra, hogy a modern érzékelőket és SPE interfésszel ellátott terepi készülékeket közvetlenül az Ethernet hálózathoz lehessen csatlakoztatni. Ezek tehát egy olyan intelligens SPE-megoldás alapját képezik, amelyben a terepi szenzoradatok a felhőbe és az internetbe integrálhatók.

A 10 BASE-T1L SPE szabványnak köszönhetően a menedzselhető switch lehetővé teszi a nagy, akár 1000 méteres távolságokat is. Az érzékelők optimális energiaellátása szintén a Power over Data Line (PoDL) segítségével történik.

A Phoenix Contact SPE tanácsadó csapata: Tim Kindermann, Verena Neuhaus és Guadalupe Chalas

Tanácsadó csapatunk ajánlata az egy érpáras Ethernettel kapcsolatban

A Phoenix Contact rendelkezik az egy érpáras Ethernet különböző iparágakban és területeken történő alkalmazásához szükséges tudással és termékválasztékkal. Tapasztalja meg Ön is azt, hogyan fejlesztenek ki Önnel együtt az SPE szakértői, Verena Neuhaus, Guadalupe Chalas és Tim Kindermann egyedi megoldásokat a digitalizálás kulcstechnológiája, az egy érpáras Ethernet terén.

Az Ön kulcsfontosságú partnere az intelligens hálózatba kapcsolás terén

A Phoenix Contact az Ön kulcsfontosságú partnere a Single Pair (egy érpáras) Ethernet integrálása terén. A készülékinterfésztől kezdve a kábelezésen keresztül egészen az aktív hálózati összetevőkig, a terepi érzékelőktől az irodai PC-ig. A digitalizálás úttörőjeként a Phoenix Contact ehhez átfogó termékválasztékot fejleszt.

A Single Pair Ethernet System Alliance logója; ez a szervezet a vezető technológiai vállalatok összefogásával jött létre

A Single Pair Ethernet System Alliance

A Phoenix Contact más vezető technológiai vállalatokkal szövetkezett az SPE System Alliance szervezetben. A partnervállalatok összesítik az egy érpáras Ethernetről megszerzett tudásukat, és célirányosan kicserélik azt egymás között. Ennek során azt a közös célt követik, hogy előmozdítsák az SPE technológiát az Industrial Internet of Things (IIoT) felhasználásánál és minden más alkalmazási területen.

Kérdések és válaszok az egy érpáras Ethernettel kapcsolatban

M8 és IP20 dugaszolható csatlakozók egy érpáras Ethernethez
Egy érpáras Ethernetet alkalmazó gyárautomatizálás topológiája
SPE szabványok és jellemzőik
Beágyazott rendszerben használt Single Pair Ethernet
Az SPE kábelinfrastruktúrája
M8 és IP20 dugaszolható csatlakozók egy érpáras Ethernethez

A már ma rendelkezésre álló Ethernet-technológia max. 10 Gbit/s átviteli sebességet tesz lehetővé az Ön alkalmazása számára, csupán egyetlen érpáron keresztül.

Egy érpáras Ethernetet alkalmazó gyárautomatizálás topológiája

Az SPE infrastruktúrával csökkenthető az adatkábelezés, elkerülhetők a terepi szint és a felhő közötti adatkimaradások, valamint a készülékek kiesései. A hálózatokat átfogó, Ethernet-alapú struktúrával lehet kiépíteni, így átjárókra nincs szükség. Ezenfelül az SPE kábelezés egyszerűbb és időtakarékosabb, mivel csak két eret kell csatlakoztatni. A 10Base-T1L szabvány akár 1000 m hatótávolságú Ethernet-kábelezést is lehetővé tesz.

SPE szabványok és jellemzőik

Az SPE szabványokat az IEEE 802.3 definiálja. Pillanatnyilag öt különböző szabvány létezik eltérő átviteli sebességgel és távolsággal, amelyeket már elfogadtak. További szabványok még az előkészítés fázisában vannak.

Beágyazott rendszerben használt Single Pair Ethernet

Igen, a PoDL (Power over Data Line) szabvány használatával max. 50 W teljesítményt lehet átvinni. A különböző teljesítményosztályokat az IEEE 802.3bu és IEEE 802.3cg szabvány írja le.

Az SPE kábelinfrastruktúrája

Elképzelhető, hogy Ön használhatja az SPE-hez a meglévő kábelinfrastruktúrát, ha teljesülnek a következő feltételek: Az SPE kábeleket az IEC 61156-1x szabvány definiálja.

További új kommunikációs technológiák Átfogó kommunikáció egészen a terepig

Sok testületben és szabványosítási projektben jelenleg is dolgozunk új kommunikációs szabványokon; ilyen pl. az OPC UA, TSN, SPE és 5G. Ezek az új technológiák azonban nem tekinthetők egymástól függetlennek, hanem együtt jelentik a jövő kommunikációját.
,A Phoenix Contact, mint az ipari kommunikációs technika területén több mint 30 éves tapasztalattal rendelkező technológiailag vezető gyártó, részt vesz az összes fontos szabványosítási testület tevékenységében. Ott másokkal együtt alakítjuk ki a jövő gyártóktól független, új kommunikációs szabványát az automatizálás számára.

Tudjon meg többet ezeken az oldalakon az új szabványokról.