Den plassbesparende teknikken er optimal for bruk innen bilindustrien. Med en overføring på 10 mb/s opptil 1 Gbit/s via bare ett tvunnet ledningspar og en kabellengde på maksimalt 15 meter (uskjermet) eller 40 meter (skjermet) er den ideell for bruk i kabeltrær i kjøretøyer. Det finnes også mange nye SPE-standarder under utvikling, som skal muliggjøre dataoverføringshastigheter opptil 10 Gbit/s og til og med enda høyere. I nye bilgenerasjoner erstatter SPE derfor CAN, MOST, FlexRay og andre bussystemer. Sikkerhetsfunksjoner, kontroller og kommunikasjon forløper enhetlig via Ethernet. Dette er en vesentlig forutsetning for nettorganisert eller autonom kjøring.
Single Pair Ethernet Gjennomgående utstyrskommunikasjon fra sensor til sky
Med Single Pair Ethernet (SPE) kan Ethernet overføres via bare ett lederpar, og sørger slik for rimelig og plassbesparende tilkobling av sensorer. Gjennomgående IP-basert kommunikasjon opp til feltnivået blir mulig. I tillegg til dataoverføringen muliggjør Single Pair Ethernet-teknologien også samtidig strømforsyning av sluttutstyr via PoDL – Power over Data Line.
Med Single Pair Ethernet imøtekommes kravene til en enhetlig nettverksinfrastruktur, som er grunnlaget for Industrie 4.0 og Industrial Internet of Things (IIoT).
Hva menes med Single Pair Ethernet?
Den klassiske Ethernet, som allerede forener alle de øverste nivåene i automatiseringspyramiden, er ofte uegnet for tilkobling av det nederste feltnivået. Installeringen er ofte for omstendelig, eller maksimale avstander er ikke tilstrekkelige. SPE-teknologien utvider her ytelsesprofilen til den klassiske Ethernet på en helt avgjørende måte.
Single Pair Ethernet er en annen form for Physical Layers. Der man tidligere trengte to dobbelledere for overføring av Fast Ethernet (100 mb/s) eller fire dobbelledere for Gigabit-Ethernet, muliggjør Single Pair Ethernet dataoverføring via bare et tvunnet ledningspar (single pair). Det tilrettelegger for nye muligheter for tilkobling av kompakte enheter, sensorer og aktuatorer direkte fra feltnivået. Ytterligere undersystemer eller Gateways for implementeringen er ikke lenger nødvendig. SPE er derfor en enkel og materialbesparende Ethernet-videreutvikling for mange av dagens og fremtidige bruksområder.
Gjennomgående IP-basert kommunikasjon fra feltnivået til skyen
Fremtidssikker nettverksinfrastruktur grunnet Ethernet-basert kommunikasjon
Sammenlignet med eksisterende løsninger tilrettelegger Ethernet med TCP/IP og Time-Sensitive Networking (TSN) en sanntidsegnet dataoverføring med betraktelig høyere dataoverføringshastigheter. Med Single Pair Ethernet er dette også mulig med data fra feltnivået. Den moderne overføringsteknologien sørger for plass- og kostnadseffektiv Ethernet-kommunikasjon fra sensoren til skyen. Grunnet sømløs kompatibilitet som følge av definerte standarder for overføringsprotokoll, kabling og utstyrskomponenter kan SPE brukes områdedekkende i forskjellige applikasjoner.
Dataoverføringen via en og samme dobbelleder tilrettelegger for videre bruk av foreliggende totrådede kabelinfrastrukturer (Cable Sharing). Dette er spesielt skånsomt mot materialet, reduserer kablingsarbeidet og er enkelt å integrere. Teknologien kan brukes uavhengig av applikasjon, med rekkevidder opptil 1000 meter, høye datahastigheter opptil 10 Gbit/s samt med effekt opptil 50 W. Et SPE-nettverk kan implementeres i både stjerne- og linjetopologi. Teknologien imøtekommer kravene til en fremtidssikker nettverksinfrastruktur.
Egenskaper ved Single Pair Ethernet-teknologien
Single Pair Ethernet-standarder
Forskjellige standarder regulerer alt som har med SPE-teknologi å gjøre, fra Ethernet-grensesnitt og kabling og helt til dataoverføring. SPE-standardene er definert i IEEE 802.3. Denne standarden beskriver de tekniske rammebetingelsene for Ethernet-basert dataoverføring via bare ett lederpar. De skiller seg i form av forskjellige overføringshastigheter og avstander. I IEC 63171 er de kompatible pluggforbinderne beskrevet for disse SPE-standardene.
Phoenix Contact tilbyr IP20-plugger etter IEC 63171-2 samt IP67-plugger i byggeform M8 og M12 etter IEC 63171-5. I tillegg er for tiden SPE-M12-hybridpluggforbindere etter IEC 63171-7 under utvikling. SPE-kablene defineres i standard IEC 61156-1x. Hvis kravene imøtekommes, vil foreliggende kabelinfrastrukturer eventuelt kunne benyttes.
Overføringsstrekninger
Opprinnelsen til Single Pair Ethernet finner vi i bilindustrien. Målet er å implementere en effektiv og enhetlig infrastruktur som kan frembringe mest mulig ytelse med minst mulig kabling. Lignende krav gjelder også for anvendelser på andre industrielle områder. Som maksimal tilkoblingslengde er 100 meter likevel ofte ikke tilstrekkelig for klassisk Ethernet. SPE-standard 10BASE-T1L etter IEEE 802.3cg tilrettelegger betydelig lengre overføringsavstander. Denne standarden definerer datakabling med bare ett lederpar og en overføringsstrekning opptil 1000 meter.
Ved overføringslengder på 1000 meter når overføringshastighetene opptil 10 mb/s eller 1 Gbit/s ved en overføringslengde på 40 meter. Disse overføringshastighetene er tilstrekkelige selv for krevende sensorsystemkomponenter fra feltnivået. Dermed kan SPE-grensesnitt brukes universelt for industrielle anvendelser.
Med Power over Data Line (PoDL) forsynes sensorer eller feltutstyr også samtidig med strøm
PoDL – Power over Data Line
I tillegg til dataoverføringen via Ethernet er samtidig strømforsyning av sluttutstyret også mulig med SPE-teknologien. Ved hjelp av Power over Data Line (PoDL) kan det overføres en nytteeffekt på opptil 50 W.
De forskjellige ytelsesklassene er beskrevet i standard IEEE 802.3bu og IEEE 802.3cg. Med denne teknikken kan en sensor eller aktuator som ligger opptil 1000 meter unna, forsynes med strøm via kabelen som brukes for dataoverføring. Installeringsarbeidet og plassbehovet for feltkablingen reduseres.
PoDL-ytelsesklasser
Anvendelser for Single Pair Ethernet SPE er ideell for forskjellige anvendelser innen Industrie 4.0, bygnings-, fabrikk- og prosessautomasjon. SPE-teknikken kan enkelt implementeres i en eksisterende Ethernet-infrastruktur, uavhengig av hvilke omgivelser den benyttes i. Også i forbindelse med trenden mot ressursbevarende, miniatyriserte enheter gir Single Pair Ethernet, takket være plassbesparende ledninger, mer plass til elektronikken.
På samtlige produksjonsnivåer spiller integrering av sensorer en nøkkelrolle. SPE implementerer sensorer, aktuatorer eller feltutstyr pålitelig i eksisterende Ethernet-omgivelser. Dermed kan nødvendige data og prosessinformasjon overføres direkte for analyse til styrenivået eller til en sky. I motsetning til feltbussprotokoll gjennomtrenger Ethernet samtlige automatiseringsnivåer. Ytterligere Gateways eller grensesnitt bortfaller. Ved å foreta reduksjon til bare ett lederpar, forenkles også kablingen av sensorer direkte i maskiner eller anlegg. Oppbygging, drift og vedlikehold av anlegg blir mer effektive og rimeligere.
Den direkte totrådede Ethernet-tilkoblingen av feltutstyr og sensorer i Ex-sonene i prosesstekniske anvendelser tilrettelegger for Ethernet-APL. Advanced Physical Layer (APL) bruker 10BASE-T1L-standarden fra IEEE 802.3cg sammen med IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE) standarden (2-WISE står for 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) og støtter metoder for eksplosjonsbeskyttelse inkludert egensikkerhet. Det åpner for bruk på eksplosjonsfarlige områder og lasking av større avstander opptil 1000 meter ved 10 mb/s. Den nye kommunikasjonsinfrastrukturen sørger for gjennomgående bruk av Ethernet i prosessindustrien.
Nettorganiserte bygninger sørger for høy effektivitet, bedre sikkerhet og ytterligere komfortfunksjoner. Ved å bruke en gjennomgånde IP-protokoll kan f. eks. sensorer, brytere eller termostater kobles til bygningsstyresystemet via det lokale datanettet og skyen. Den gjennomgående SPE-kablingen erstatter eksisterende feltbussystemer, komplekse grensesnitt eller Gateways. Det finnes også muligheten til å bruke eksisterende totrådede kabelinfrastrukturer på nytt, som f. eks. nettverksledninger. Installering og idriftsetting forenkles betraktelig.
Våre produkter
SPE-pluggforbinder
Kompakte komponent- og kabelpluggforbinderne i serien ONEPAIR for Ethernet med ett par er ideelle for å oppnå en effektiv dataoverføring innen fabrikk- og prosessautomatisering samt for bygningskabling.
I forbindelse med industriell bruk, også ved røffe forhold i felten, har plugghodene etter IEC 63171-5 i M8- og M12-byggeform fått sitt gjennombrudd. I forbindelse med kabling av bygninger er det IP20-plugghodet etter IEC 63171-2 som brukes oftest. Dette plugghodet er det mest kompakte i hele standardserien, og tilrettelegger for dobling av pakningstettheten sammenlignet med vanlig RJ45-grensesnitt. Den reduserte kablingen danner grunnlaget for fremtidssikker Ethernet-kommunikasjon.
SPE-printmoduler
Når det gjelder Industrie 4.0- og IIoT-anvendelser, er Single Pair Ethernet (SPE) en ytelsessterk teknologi. Printmodulene i sortimentet COMBICON viser her hva de virkelig er gode for, takket være entydig fargekoding og lettforståelig håndtering.
Managed SPE-Switches
Managed SPE-Switches gir nå for første gang muligheten til å koble moderne sensorer og feltutstyr med SPE-grensesnitt, direkte til Ethernet-nettverket. De danner dermed grunnlaget for en intelligent SPE-løsning, der sensordata fra feltnivået integreres i skyen og Internett.
Takket være SPE-standard 10 BASE-T1L muliggjør Managed Switch selv store avstander opptil 1000 meter. Med Power over Data Line (PoDL) forsynes sensorene i tillegg optimalt med strøm.
Tilbudet til vårt veiledningsteam rundt Single Pair Ethernet
Phoenix Contact har kunnskap og tilhørende produktportefølje, slik at Single Pair Ethernet kan brukes for forskjellige sektorer og områder. Du vil her oppdage hvordan SPE-ekspertene Verena Neuhaus, Guadalupe Chalas og Tim Kindermann sammen med deg utvikler tilpassede løsninger for Single Pair Ethernet, digitaliseringens nøkkelteknologi.
Din hovedpartner for smart nettorganisering
Phoenix Contact er din hovedpartner for integrering av Single Pair Ethernet. Fra komponentgrensesnittet og kablingen og helt til den aktive nettverkskomponenten, fra sensorsystemet i felten og til PC-en på kontoret. Som pioner for digitalisering utvikler Phoenix Contact i den sammenheng en komplett produktportefølje.
Single Pair Ethernet System Alliance
Phoenix Contact har slått seg sammen med andre ledende teknologiske foretak i SPE System Alliance. Partnerbedriftene samler kunnskapen sin rundt Single Pair Ethernet, og utveksler målrettet erfaring. De har et felles mål om å fremme SPE-teknologien for industrielt Tingenes Internett (IIoT) og alle andre bruksområder.
Spørsmål og svar rundt Single Pair Ethernet
Ethernet-teknologien som allerede finnes i dag, leverer opptil 10 Gbit/s overføringshastighet til bruksområdet ditt via kun ett lederpar.
Med SPE-infrastruktur reduserer du datakablingen, forhindrer mediebrudd fra felt til sky samt utstyrsdefekter. Du kan sette opp nettverk med konsekvent Ethernet-basert struktur, som betyr at Gateways vil kunne bortfalle. I tillegg forløper kabling med SPE enklere og mer tidsbesparende, ettersom kun to ledere trenger å kobles til. 10Base-T1L-standarden åpner for en Ethernet-kabling med rekkevidder opptil 1000 meter.
SPE-standarder er definert i IEEE 802.3. For tiden finnes det fem forskjellige standarder med ulike overføringshastigheter og avstander, som allerede er godkjent. Ytterligere standarder er under evaluering.
Ja, via PoDL-standarden (Power over Data Line) kan effekt opptil 50 W overføres. De forskjellige ytelsesklassene er beskrevet i standard IEEE 802.3bu og IEEE 802.3cg.
Hvis de imøtekommer kravene, vil foreliggende kabelinfrastrukturer eventuelt kunne benyttes for SPE. SPE-kabler defineres i standard IEC 61156-1x.
Flere nye kommunikasjonsteknologier Gjennomgående kommunikasjon frem til felten
For tiden oppstår det i mange komiteer og standardiseringsprosjekter nye kommunikasjonsstandarder som OPC UA, TSN, SPE og 5G. Disse nye teknologiene skal likevel ikke betraktes som uavhengige av hverandre, men danner sammen fremtidens kommunikasjon.
Som ledende teknologiaktør med mer enn 30 års erfaring innenfor industriell kommunikasjonsteknikk er Phoenix Contact delaktig i alle viktige standardiseringskomiteer. Her er vi med på å utforme den nye, produsentuavhengige kommunikasjonsstandarden for automatiseringen.
Du finner ut mer om de nye standardene på sidene våre.