A SPE, conforme a norma IEC 63171-7, garante pela primeira a compatibilidade genuína entre fabricante e reduz os riscos de planeamento para a sua empresa.
Single Pair Ethernet Comunicação de dispositivos consistente desde o sensor até à cloud: Single Pair Ethernet (SPE) permite a transmissão de Ethernet através de apenas um par de fios e assim assegura a ligação rentável e com economia de espaço dos sensores. Torna-se possível uma comunicação contínua baseada em IP até ao nível de campo. Para além da transmissão de dados, a tecnologia Single Pair Ethernet também permite uma fonte de alimentação simultânea para equipamentos finais via Power over Data Line (PoDL). Neste White Paper, irá descobrir como preparar a sua comunicação de campo para o futuro.
O que é a Single Pair Ethernet?
Na pirâmide de automação, a Ethernet clássica já liga os níveis superiores, mas, no nível de campo mais baixo, é frequentemente demasiado complexa ou tem um alcance limitado. A tecnologia SPE amplia, neste contexto, o perfil de desempenho da Ethernet.
A Single Pair Ethernet é uma Physical Layer para a transmissão de dados através de apenas um par de fios torcidos, em vez dos dois pares de condutores trançados da Fast Ethernet (100 Mbps) ou dos quatro pares de condutores trançados da GBit Ethernet. Desta forma, é possível ligar dispositivos compactos, sensores e atuadores diretamente a partir do nível de campo – sem subsistemas ou gateways adicionais. SPE é o avanço da Ethernet leve e económico em termos de material para áreas de aplicação atuais e futuras.
Vantagens A Single Pair Ethernet encaixa-se perfeitamente no perfil de requisitos da indústria
FAQ sobre a nova norma para Single Pair Ethernet
Os conectores IP20 e M12 estão previstos para o início de 2027. Recomendamos que comece a planear agora. Está prevista a transferência de outros formatos para a nova norma.
A Phoenix Contact é a iniciadora e co-criadora ativa da nova norma – beneficia da nossa experiência e força inovadora.
A nova frente de encaixe simplifica a integração, aumenta a compatibilidade e permite uma utilização mais flexível em inúmeras aplicações.
Os produtos SPE existentes não serão descontinuados neste momento. Uma decisão nesse sentido só será analisada a longo prazo, após a introdução completa do novo portfólio.
Sim, as nossas soluções são concebidas de modo a que possa utilizar produtos existentes e novos de forma flexível e em paralelo nas suas instalações.
Tecnologia SPE
Visão geral das normas relevantes para a Single Pair Ethernet
Padrões SPE e normas no White Paper
O desempenho da SPE depende de normas e padrões claramente definidos. O White Paper mostra como os quadros regulamentares internacionais criam a base para uma infraestrutura SPE contínua, interoperável e preparada para o futuro. As normas SPE estão definidas no IEEE802.3. Esta norma descreve as condições de enquadramento técnicas para a transmissão de dados baseada em Ethernet através de um par de fios. Elas diferem nas taxas de transmissão e distâncias. A IEC 63171 descreve os conectores compatíveis para estas normas SPE. Atualmente, a norma IEC 63171-7, 2.ª edição, encontra-se em fase de elaboração.
A norma IEC 63171-7, 2.ª edição, baseia-se na interface SPE híbrida já existente. Define uma frente de encaixe uniforme que abrange de forma coerente tanto as aplicações híbridas como as que se baseiam exclusivamente em dados. A norma distingue vários tipos de construção, adequados consoante o local de utilização e os requisitos de proteção. Entre estes contam-se, nomeadamente, conectores IP20 para utilização em ambientes protegidos, bem como variantes robustas M8 e M12 para o nível de campo.
Power over Data Line (PoDL)
Para além da transmissão de dados via Ethernet, a tecnologia SPE também permite uma fonte de alimentação simultânea dos equipamentos finais. Com a ajuda da Power over Data Line (PoDL), é possível transmitir uma potência útil de até 52 W.
As diferentes classes de potência encontram-se descritas na norma IEEE 802.3bu e IEEE 802.3cg. Com esta tecnologia, é possível fornecer energia a um sensor ou atuador até 1000 m de distância através do cabo utilizado para a transmissão de dados. O esforço de instalação e os requisitos de espaço para a cablagem de campo são minimizados.
Classes de potência PoDL
Aplicações para a Single Pair Ethernet A SPE é ideal para várias aplicações na automação agrária, de edifícios, industrial e de processos. A tecnologia SPE pode ser facilmente integrada numa infraestrutura Ethernet existente, independentemente do ambiente em que é utilizada. Mesmo nas novas tendências de equipamentos compactos e sustentáveis, graças a cabos compactos, a Single Pair Ethernet proporciona mais espaço para os seus sistemas eletrónicos.
Calor e frio, humidade e poeira, choque e vibração – são extremas as exigências impostas aos conectores de dados nas máquinas agrícolas. Para obter a máxima fiabilidade, mesmo sob altas cargas, a Phoenix Contact oferece conectores robustos para uma transmissão de dados SPE duradoura, estável e de alto desempenho. Como membro da Agricultural Industry Electronics Foundation (AEF), promovemos o desenvolvimento de novas normas de transmissão de dados, como High-Speed ISOBUS (HSI), e apoiamo-las com os nossos produtos para Single Pair Ethernet.
Em todas as áreas de fabrico, a integração de sensores desempenha um papel fundamental. A SPE integra de forma fiável sensores, atuadores ou equipamentos de campo num ambiente Ethernet existente. Isto significa que os dados e informações do processo necessários podem ser transmitidos diretamente para o nível de controlo ou para uma cloud para análise. Ao contrário dos protocolos de bus de campo, a Ethernet permeia todos os níveis de automatização. Não são necessários gateways ou interfaces adicionais. A redução para apenas um par de fios também simplifica a cablagem dos sensores diretamente em máquinas ou sistemas. A construção, operação e manutenção de instalações tornam-se mais eficientes e rentáveis.
A tecnologia de poupança de espaço adequa-se perfeitamente a aplicações na indústria automóvel. Com uma transmissão de 10 Mbps até 1 GBit/s através de apenas um par de fios torcidos e um comprimento máximo de cabo de 15 m (não blindado) ou 40 m (blindado), é concebido idealmente para a utilização em cablagens de veículos. Além disso, há uma série de novas normas SPE em desenvolvimento que deverão permitir taxas de transmissão de dados de até 10 GBit/s e até mais. Nas novas gerações de automóveis, a SPE substitui, portanto, o CAN, MOST, FlexRay e outros sistemas de bus. As funções de segurança, controlo e comunicações funcionam de forma uniforme via Ethernet. Este é um pré-requisito essencial para uma condução ligada em rede ou autónoma.
A ligação Ethernet de dois fios direta de equipamentos de campo e sensores em aplicações técnicas de processo em zonas Ex é possível pela Ethernet-APL. A Advanced Physical Layer (APL) utiliza o padrão 10BASE-T1-L da IEEE 802.3cg, juntamente com o padrão IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE) (2-WISE significa 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) e é compatível com métodos da proteção contra explosões, incluindo a segurança intrínseca. Torna-se possível a utilização em áreas com atmosfera potencialmente explosiva e a ligação em ponte de grandes distâncias de até 1000 m a 10 Mbps. A nova infraestrutura de comunicação permite a utilização universal da Ethernet na indústria de processos.
Os edifícios em rede garantem uma elevada eficiência, maior segurança e funções de conforto adicionais. Utilizando um protocolo IP universal, é possível que sensores, interruptores ou termóstatos, por exemplo, possam ser ligados ao sistema de gestão de edifícios através da rede de dados local e da cloud. A cablagem SPE contínua substitui os sistemas de bus de campo existentes, interfaces complexas ou gateways. Existe também a opção de reutilizar as infraestruturas de cabos de dois fios existentes, como p. ex. cabos de rede. A instalação e a colocação em funcionamento são significativamente simplificadas.
A Single Pair Ethernet System Alliance
A Phoenix Contact associou-se a outras empresas líderes em tecnologia na SPE System Alliance. As empresas parceiras reúnem o seu know-how relativo à Single Pair Ethernet e trocam informações de forma objetiva. O objetivo comum é promover a tecnologia SPE para a Internet das Coisas Industrial (IIoT) e todas as outras áreas de aplicação.
