Tehnologia compactă este ideală pentru aplicațiile din industria auto. Cu o transmisie de la 10 Mbps până la 1 Gbps prin intermediul unei singure perechi de conductori răsuciți și o lungime a cablului de maximum 15 metri (neecranat) sau 40 de metri (ecranat), aceasta este ideală pentru utilizarea în ansamblurile de cabluri din vehicule. În plus, există o serie de noi standarde SPE în curs de dezvoltare care ar trebui să permită rate de transfer al datelor de până la 10 Gbps și chiar mai mult. Prin urmare, în noile generații de automobile, SPE înlocuiește CAN, MOST, FlexRay și alte sisteme de magistrală. Funcțiile de siguranță, controlul și comunicațiile se desfășoară în mod unitar prin Ethernet. Aceasta este o condiție esențială pentru conducerea interconectată sau autonomă.
Single Pair Ethernet Comunicarea continuă a dispozitivelor de la senzor până în cloud
Single Pair Ethernet (SPE) permite transmisia Ethernet prin intermediul unei singure perechi de conductori și, astfel, asigură o conectare rentabilă și cu economie de spațiu a senzorilor. Devine posibilă comunicarea continuă pe bază de IP până la nivelul de câmp. Pe lângă transmiterea datelor, tehnologia Single Pair Ethernet permite, de asemenea, alimentarea simultană a dispozitivelor terminale cu curent prin PoDL – Power over Data Line.
Single Pair Ethernet îndeplinește cerințele pentru o infrastructură de rețea uniformă, care constituie baza pentru Industria 4.0 și pentru internetul industrial al obiectelor (IIoT).
Ce se înțelege prin Single Pair Ethernet?
Ethernet-ul clasic, care conectează deja toate nivelurile superioare ale piramidei de automatizare, este adesea nepotrivit pentru conectarea celui mai mic nivel de câmp. Instalarea este adesea prea complexă sau distanțele maxime nu sunt suficiente. În acest moment, tehnologia SPE extinde în mod decisiv profilul de performanță al Ethernet-ului clasic.
Single Pair Ethernet este o altă formă de strat fizic. În timp ce anterior erau necesare două perechi de conductoare pentru transmiterea Ethernet-ului rapid (100 Mbps) sau patru perechi de conductoare pentru Gigabit Ethernet, Single Pair Ethernet permite transmiterea datelor prin intermediul unei singure perechi de conductori răsuciți (single pair). Acest lucru permite noi posibilități de conectare a dispozitivelor compacte, a senzorilor și a actuatoarelor direct de la nivelul de câmp. Nu mai sunt necesare subsisteme sau gateway-uri suplimentare pentru implementare. SPE este, prin urmare, o variantă ulterioară de Ethernet ușor și cu economie de material pentru multe domenii de aplicare actuale și viitoare.
Comunicare continuă pe bază de IP de la nivelul de câmp până în cloud
Infrastructură de rețea sigură pentru viitor datorită comunicației bazate pe Ethernet
În comparație directă cu soluțiile existente, Ethernet cu TCP/IP și Time-Sensitive Networking (TSN) permite transferul de date în timp real cu rate de transfer al datelor semnificativ mai mari. Cu Single Pair Ethernet, acest lucru este posibil și cu datele de la nivelul de câmp. Tehnologia modernă de transmisie permite o comunicație Ethernet eficientă din punct de vedere al spațiului și al costurilor de la senzor la cloud. Datorită compatibilității universale prin intermediul standardelor definite pentru protocoale de transmisie, cablare și componente ale dispozitivelor, este posibilă utilizarea SPE pe suprafețe mari în diverse aplicații.
Transmiterea datelor prin două conductoare permite utilizarea în continuare a infrastructurilor existente de cabluri cu două fire (partajarea cablurilor). Acest procedeu este deosebit de delicat cu materialele, reduce efortul de cablare și este ușor de integrat. Tehnologia poate fi utilizată indiferent de aplicație, cu raze de acțiune de până la 1.000 de metri, cu rate mari de transfer al datelor de până la 10 Gbps, precum și cu puteri de până la 50 W. O rețea SPE poate fi implementată ca o topologie în stea sau în linie. Tehnologia îndeplinește cerințele pentru o infrastructură de rețea sigură pentru viitor.
Caracteristici ale tehnologiei Single Pair Ethernet
Standarde Single Pair Ethernet
Diferite standarde și norme reglementează tot ceea ce ține de tehnologia SPE, de la interfețele Ethernet la cablarea și transmiterea datelor. Standardele SPE sunt definite în IEEE 802.3. Acest standard descrie cadrul tehnic pentru transmiterea datelor bazată de Ethernet prin intermediul unei perechi de conductori. Acestea diferă în ceea ce privește ratele de transfer și distanțele. IEC 63171 descrie conectorii compatibili cu aceste standarde SPE.
Phoenix Contact oferă conectori IP20 conform IEC 63171-2, precum și conectori IP67 în design M8 și M12 conform IEC 63171-5. În plus, conectorii hibrizi SPE-M12 în conformitate cu IEC 63171-7 sunt în curs de dezvoltare. Cablurile SPE sunt definite în standardul IEC 61156-1x. De asemenea, este posibil ca infrastructurile de cabluri existente să fie utilizate dacă acestea îndeplinesc cerințele.
Distanțe de transmisie
Originile Single Pair Ethernet se află în industria auto. Obiectivul este de a realiza o infrastructură eficientă și uniformă, care să poată oferi performanțe ridicate cu o cablare cât mai redusă posibil. Cerințe similare se aplică și în cazul aplicațiilor din alte industrii. Cu toate acestea, cei 100 de metri ca lungime maximă de conexiune pentru Ethernet-ul clasic nu sunt suficienți pentru multe aplicații. Standardul SPE 10BASE-T1L conform standardului IEEE 802.3cg permite o distanță de transmisie semnificativ mai mare. Acest standard definește cablarea de date cu o singură pereche de conductori și o distanță de transmisie de până la 1.000 de metri.
Cu o lungime de transmisie de 1.000 de metri, ratele de transfer ajung până la 10 Mbps sau 1 Gbps cu o lungime de transmisie de 40 de metri. Aceste rate de transfer sunt suficiente chiar și pentru componentele de senzori exigente de la nivelul de câmp. Astfel, interfețele SPE pot fi utilizate în mod universal pentru aplicații industriale.
Datorită Power over Data Line (PoDL), senzorii sau dispozitivele de câmp sunt alimentate cu curent în același timp
PoDL – Power over Data Line
Pe lângă transmiterea de date prin Ethernet, tehnologia SPE permite, de asemenea, alimentarea simultană a dispozitivelor terminale cu curent. Cu ajutorul Power over Data Line (PoDL), poate fi transmisă o putere utilă de până la 50 W.
Diferitele clase de putere sunt descrise în standardul IEEE 802.3bu și IEEE 802.3cg. Cu ajutorul acestei tehnologii, este posibilă alimentarea cu curent a unui senzor sau a unui actuator aflat la o distanță de până la 1.000 de metri prin intermediul cablului utilizat pentru transmiterea datelor. Efortul de instalare și necesarul de spațiu pentru cablarea de câmp sunt reduse la minimum.
Clase de performanță PoDL
Aplicații pentru Single Pair Ethernet SPE este ideal pentru diferite aplicații în Industria 4.0, în automatizarea clădirilor, fabricilor și proceselor. Tehnologia SPE poate fi integrată cu ușurință într-o infrastructură Ethernet existentă, indiferent de mediul în care este utilizată. Și în cazul tendinței spre dispozitive miniaturizate eficiente din punct de vedere al resurselor, Single Pair Ethernet oferă loc mai mult pentru electronice datorită cablurilor cu economie de spațiu.
În toate domeniile de producție, integrarea senzorilor joacă un rol esențial. SPE integrează în mod eficient senzori, actuatoare sau dispozitive de câmp într-un mediu Ethernet existent. Acest lucru înseamnă că datele și informațiile necesare despre proces pot fi transmise direct la nivelul de control sau într-un cloud pentru analiză. Spre deosebire de protocoalele de magistrală de câmp, Ethernet pătrunde la toate nivelurile de automatizare. Nu sunt necesare gateway-uri sau interfețe suplimentare. Reducerea la o singură pereche de conductori simplifică, de asemenea, cablarea senzorilor direct în utilaje sau instalații. Construcția, exploatarea și întreținerea instalațiilor devin mai eficiente și mai rentabile.
Conexiunea Ethernet cu două fire directă a dispozitivelor de câmp și a senzorilor în zonele Ex ale aplicațiilor cu tehnologie de proces permite Ethernet APL. Advanced Physical Layer (APL) utilizează standardul 10BASE-T1L din IEEE 802.3cg împreună cu standardul IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE) (2-WISE înseamnă Ethernet cu siguranță intrinsecă cu 2 conductori) și susține metodele de protecție împotriva exploziei, inclusiv siguranța intrinsecă. Este posibilă utilizarea în domenii ce prezintă potențial exploziv și acoperirea distanțelor mari de până la 1.000 de metri la viteze de 10 Mbps. Noua infrastructură de comunicare asigură utilizarea continuă a Ethernet-ului în industria de proces.
Clădirile interconectate asigură o eficiență ridicată, mai multă siguranță și funcții suplimentare de confort. Prin utilizarea unui protocol IP universal, senzorii, comutatoarele sau termostatele, de exemplu, pot fi conectate la sistemul de management al clădirii prin intermediul rețelei locale de date și al cloud-ului. Cablarea SPE continuă înlocuiește sistemele de magistrală de câmp existente, interfețele complexe sau gateway-urile. Există, de asemenea, opțiunea de a reutiliza infrastructurile existente de cabluri cu două fire, cum ar fi cablurile de rețea. Instalarea și punerea în funcțiune sunt simplificate în mod semnificativ.
Produsele noastre
Conectori SPE
Conectorii de dispozitive și conectorii de cablu compacți din seria ONEPAIR pentru Ethernet cu o singură pereche sunt ideali pentru transmiterea eficientă de date în automatizarea fabricilor și a proceselor, precum și pentru cablarea clădirilor.
Pentru aplicații industriale, chiar și în condiții severe de teren, se impun distribuțiile pinilor unui conector în design M8 și M12 conform IEC 63171-5. În cablarea clădirilor, distribuția pinilor unui conector IP20 conform IEC 63171-2 este lider. Această distribuție a pinilor unui conector este cea mai compactă din întreaga serie de standarde și permite o dublare a densității de ambalare în comparație cu interfața convențională RJ45. Cablarea redusă constituie baza pentru o comunicație Ethernet sigură pentru viitor.
Blocuri terminale pentru circuit imprimat SPE
În aplicațiile din Industria 4.0 și IIoT, Single Pair Ethernet este o tehnologie performantă. Blocurile terminale pentru circuit imprimat din gama COMBICON sunt preferate datorită codării cromatice clare și a manevrării intuitive.
Switch-uri SPE cu management
Switch-urile SPE cu management oferă pentru prima dată posibilitatea de a conecta senzorii moderni și dispozitivele de câmp cu interfață SPE direct la rețeaua Ethernet. Astfel, acestea constituie baza pentru o soluție SPE inteligentă în care datele senzorilor de la nivelul de câmp sunt integrate în cloud și pe internet.
Datorită standardului SPE 10 BASE-T1L, switch-ul cu management permite chiar și distanțe mari de până la 1.000 de metri. Senzorii sunt, de asemenea, alimentați în mod optim cu curent prin Power over Data Line (PoDL).
Oferta echipei noastre de consultanță în materie de Single Pair Ethernet
Phoenix Contact are cunoștințele și portofoliul de produse necesare pentru a utiliza Single Pair Ethernet în diferite domenii și zone. Află cum experții în materie de SPE Verena Neuhaus, Guadalupe Chalas și Tim Kindermann pot lucra cu tine pentru a dezvolta soluții individuale pentru Single Pair Ethernet, tehnologia-cheie a digitalizării.
Partenerul dumneavoastră cheie pentru conectarea inteligentă în rețea
Phoenix Contact este partenerul dumneavoastră cheie pentru integrarea Single Pair Ethernet. De la interfața dispozitivului, prin cablare până la componentele active ale rețelei, de la senzorii din câmp până la PC-ul din birou. Ca pionier în domeniul digitalizării, Phoenix Contact dezvoltă un portofoliu consecvent de produse în acest scop.
Single Pair Ethernet System Alliance
Phoenix Contact este parte a SPE System Alliance, alături de alte companii de top din domeniul tehnologiei. Companiile partenere își combină know-how-ul despre Single Pair Ethernet și fac schimb de informații. Acestea urmăresc obiectivul comun de promovare a tehnologiei SPE pentru Industrial Internet of Things (internetul industrial al obiectelor) și toate celelalte domenii de utilizare.
Întrebări și răspunsuri despre Single Pair Ethernet
Tehnologia Ethernet disponibilă în prezent asigură o viteză de transfer de până la 10 Gbps pentru aplicația ta, cu o singură pereche de conductori.
Cu infrastructura SPE, reduci cablarea de date, eviți întreruperile media de pe teren până la cloud, precum și defectarea dispozitivelor. Astfel poți stabili rețele cu o structură continuă bazată pe Ethernet, pentru a putea renunța la gateway-uri. De asemenea, cablarea cu SPE este mai simplă și mai economică, deoarece trebuie conectate doar două fire. Standardul 10Base-T1L permite cablarea Ethernet la distanțe de până la 1000 de metri.
Standardele sunt definite în SPE IEEE 802.3. La momentul de față, există cinci standarde diferite, cu diferite rate de transmisie și distanțe deja aprobate. Alte standarde sunt în discuție.
Da, prin standardul PoDL (Power over Data Line) se poate transmite o putere de până la 50 W. Diferitele clase de putere sunt descrise în standardul IEEE 802.3bu și IEEE 802.3cg.
Poți folosi infrastructurile existente de cabluri pentru panoul SPE dacă acestea îndeplinesc anumite cerințe. Cablurile SPE sunt definite în standardul IEC 61156-1x.
Alte tehnologii de comunicație noi Comunicare permanentă până în câmp
În multe comisii și proiecte de standardizare apar pe moment standarde de comunicație noi, precum OPC UA, TSN, SPE și 5G. Aceste tehnologii noi nu trebuie însă considerate independente unele de altele, ci împreună formează comunicația viitorului.
În calitate de lider în tehnologie, cu peste 30 de ani de experiență în domeniul tehnologiei de comunicații industriale, Phoenix Contact este implicată în toate comisiile importante de standardizare. În aceste comisii proiectăm pentru tine noul standard de comunicație pentru automatizare, independent de producător.
Află mai multe despre noile standarde de pe paginile noastre.