Productos y soluciones

Ethernet de un solo par – HARTING T1 Industrial

La conectividad T1 permite que Ethernet sea sencilla y asequible – y puede usarse desde la nube hasta el sensor más pequeño

Un par trenzado es suficiente

Nuestro pequeño gigante Tw1ster permite transmitir datos y potencia a ubicaciones hasta ahora inaccesibles. HARTING se basa en la unión de investigación, industria y normalización para Ethernet de un solo par. En el contexto de esta alianza, los comités de normalización internacionales han completado un proceso de selección de varias fases en favor de la cara de acoplamiento SPE del Grupo Tecnológico HARTING. Esto también garantiza la seguridad de planificación para los diseñadores de nuevos dispositivos o tecnología de sensor/actuador, lo que les permite iniciar activamente la implementación de SPE en tecnologías de dispositivos correspondientes.

Tw1ster no solo tiene la visión de un superhéroe gracias a su transmisión Ethernet de un solo par, además cuenta con una norma de la industria, IEC 63171-6 (anteriormente IEC 61076-3-125), con su nombre. Después de un proceso de selección de varias fases, el organismo de normalización internacional, IEC, ha elegido a HARTING T1 Industrial como la interfaz de acoplamiento Ethernet de un solo par para aplicaciones industriales. Felicitamos a nuestro héroe y continuaremos trabajando para asegurar que se mantenga como la norma de la industria en el futuro.

¡Brillante! Tw1ster está normalizado ahora de acuerdo con IEC 63171-6

La evolución hacia dispositivos cada vez más compactos y eficientes en el sector de TI es bien conocida. Además, esta tendencia también se encuentra en otras líneas de negocio. A pesar de las mayores velocidades de transmisión de datos y la transmisión en paralelo de potencia (alimentación de potencia remota), los componentes de cableado deben ser más pequeños y ligeros que nunca. Basada en estándares de transmisión conformes con la norma IEEE 802.3, la nueva tecnología Ethernet de un solo par SPE se integra ahora en automóviles de nueva generación sustituyendo al bus CAN y a otros sistemas de bus. Controles, comunicación y funciones de seguridad se transmitirán uniformemente a través de Ethernet en el futuro. Este es un requisito previo clave para la conducción conectada en red y, posteriormente, la conducción autónoma.

SPE ya permite la transmisión de datos a través de Ethernet a través de un solo par de hilos, y proporciona también un suministro de potencia simultáneo para terminales a través de PoDL – Potencia a través de la línea de datos. Hasta ahora, Fast Ethernet (100 MB) requería el uso de dos pares trenzados y Gigabit Ethernet requería cuatro pares trenzados para conseguir esto. Asimismo, sería óptimo utilizar también estas ventajas en automatización industrial. SPE permite realizar la conexión sin barreras de equipos, tecnología de sensores/actuador y un gran número de sistemas adicionales a través de comunicaciones basadas en IP extremo a extremo hasta el nivel de campo. La capacidad de integrar interfaces Ethernet en sensores sencillos, cámaras, dispositivos de lectura/ID o equipos similares, permite implementar Industria Integrada e IIoT.

Conectores IP industriales y receptáculos de dispositivos HARTING T1

SPE proporciona una ventaja decisiva en comparación con los sistemas de bus o las interfaces de corriente/tensión analógicas, que aún pueden encontrarse al nivel de campo actualmente.  Esto aporta inteligencia al nivel de campo  y simplifica la configuración de parámetros, inicialización y programación. La configuración, operación y mantenimiento de los equipos resulta más eficiente y rentable. La aplicación de SPE en máquinas, robots y en tecnología ferroviaria también contribuye a ahorrar peso y espacio. El cableado completo es más sencillo y también considerablemente más fácil de instalar.

Compatibilidad extremo a extremo de dispositivos, cables y conectores

La compatibilidad extremo a extremo de dispositivos, cables y conectores es un requisito previo para el uso generalizado y, en consecuencia, la comercialización satisfactoria de la tecnología SPE. Esto se garantiza mediante la normalización internacional (ISO/IEC and IEEE 802.3).  A comienzos de 2018, ISO/IEC organizó un proceso de selección internacional para el cableado y la selección de una cara de acoplamiento SPE normalizada, en el que participaron más de 20 comités de expertos internacionales. Dos interfaces de acoplamiento han prevalecido en este proceso de selección:

Gracias a SPE y a una interfaz miniaturizada, HARTING abre posibilidades absolutamente novedosas en automatización
  • Para cableado de edificios, la interfaz de acoplamiento definida en la norma IEC 63171-1: esta interfaz de acoplamiento se basa en la propuesta de la empresa CommScope y es conocida bajo la denominación equivalente de variante 1 (tipo LC) para entornos M1I1C1E1
  • La interfaz de acoplamiento que se define en la norma IEC 63171-6 (anteriormente IEC 61076-3-125) para aplicaciones industriales y relacionadas con la industria: esta interfaz de acoplamiento se basa en la propuesta de HARTING, se ha diseñado especialmente para el uso en condiciones ambientales hasta M3I3C3E3 y es conocida como variante 2 (tipo industrial). Este diseño de conector puede conseguir 1 GBit/s a distancias más cortas y 10 MBit/sec para distancias más largas. Incorpora interfaces de acoplamiento compatibles entre sí.

MICE (mechanical, ingress, climatic, electromagnetic) describe las condiciones ambientales para las instalaciones. Por lo tanto, proporciona a los planificadores y usuarios información valiosa sobre las especificaciones de los equipos técnicos y el cableado. En este contexto, se describen los requisitos esenciales de robustez mecánica (M), grado IPxx (I), resistencia química y climática (C) y seguridad electromagnética (E).  M1I1C1E1  describe un entorno como el que puede encontrarse, por ejemplo, en un edificio de oficinas, y M3I3C3E3 describe un entorno muy extremo (al aire libre o industrial).

Para HARTING, SPE representa una prioridad tecnológica y el punto de partida para desarrollar un gran número de nuevos productos.

No obstante, para el usuario, SPE no solo ofrece una oportunidad, sino que también plantea un desafío. ¿Es esta nueva tecnología tan segura como la solución existente? ¿Puede emplearse SPE también en automatización de procesos con longitudes de línea de 1000 m? ¿Cuánta potencia puede utilizar el dispositivo final? ¿Cuándo estarán disponibles los conectores y cables de SPE?, ¿estarán suficientemente normalizados? HARTING se toma estas preguntas muy seriamente y ha decidido responder a ellas formando parte de una alianza tecnológica.

El programa WIPANO ("Knowledge and Technology Transfer through Patents and Standards") es una iniciativa del Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania que ayuda a conseguir esto. HARTING, la Universidad de Reutlingen y LEONI colaboran juntos en el proyecto conjunto NG200 en cuestiones urgentes relacionadas con SPE e integran simultáneamente sus resultados en el proceso de normalización internacional. Recientemente, con la norma IEC 63171-6, se ha adoptado un paso importante en la especificación de cableado que ahorra peso y espacio para una interfaz de acoplamiento de par único compatible con la industria.

Se lleva a cabo un trabajo continuo en  IEC 61156-xx sobre los cables SPE y en ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 e IEC SC 65/JWG 10 sobre las normas de cableado asociadas ISO/IEC 11801 e IEC 61918 con directrices de instalación y valores umbrales para SPE. En una fase posterior dentro del proyecto conjunto, se abordará la cuestión relacionada con los límites técnicos de los canales de comunicación SPE. A partir de 2019, los usuarios de SPE no solo podrán acceder a productos, sino también a normas y directrices válidas para instalación y pruebas de componentes. La alianza tecnológica de HARTING ofrece respaldo a los clientes en la implementación de SPE y, por lo tanto, proporciona ventajas competitivas reales. HARTING se basa en esta interfaz de acoplamiento para crear una gama completa de productos para la industria.

Consulte el artículo técnico sobre  T1 Industrial® aquí.

Single Pair Ethernet - FAQ

Was ist Single Pair Ethernet?

Single Pair Ethernet (SPE) ermöglicht erstmals kosteneffektiv die Nutzung von Ethernet in der gesamten industriellen Automatisierung. Single Pair Ethernet übertragt mit nur einem Adernpaar Daten mit Geschwindigkeiten bis zu 1GBit/s. Damit ist SPE perfekt gemacht für industrielle Anwendungen im Zeitalter von Industrie 4.0 und IIoT. Detaillierte Informationen zu Single Pair Ethernet bietet das kostenlose eBook Single Pair Ethernet.

Welche Vorteile hat Single Pair Ethernet im Gegensatz zu bisherigem Ethernet?

Bisheriges Ethernet benötig zwei oder vier Adernpaare. SPE hingegen nur noch eins. Das bedeutet die Einsparung von Kosten, Gewicht und erschließt durch geringere Größe neue Geräte und damit die industrielle Feldebene. SPE schafft damit die Grundlage für das IIoT.

Welche Standards für Single Pair Ethernet Stecker haben sich durchgesetzt?

2018 gab es einen internationalen Auswahlprozess durch die Gremien ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 und TIA 42 zur Festlegung einheitlicher SPE-Schnittstellen. Im Ergebnis dieser Wahl von über 20 Gremien haben sich zwei Steckgesichter durchgesetzt:

  • für die Gebäudeverkabelung (M1I1C1E1) das Steckgesicht nach IEC 63171-1: Firma CommScope;
  • für die Industrie und industrienahe Anwendungen (M2I2C2E2 und M3I3C3E3) das Steckgesicht nach IEC 63171-6 (bisher IEC 61076-3-125): Harting T1 Industrial.

Damit besteht global große Einigkeit über die SPE-Schnittstellen.

Kann mittels Single Pair Ethernet auch Leistung/Power übertragen werden?

Für die neuen SPE Übertragungsstandards ist auch die Leistungsübertragung genormt. Unter dem Namen PoDL-Power over Data Line können effektiv bis zu 50W Leistung eingespeist werden.

Welche Datenrate kann über Single Pair Ethernet übertragen werden?

Die heute bereits zur Verfügung stehende Ethernet Technologie nach IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 liefert 1GBit/s Übertragungsgeschwindigkeit über nur ein Adernpaar Kupferverkabelung. Aktuell wird bei IEEE an einem weiteren Standard für noch höhere Datenraten bis 10Gbit/s (IEEE 802.3ch) gearbeitet, der für hochauflösende Sensoren und Videoübertragungen benötigt wird. Außerdem wird ein Standard für nur 10Mbit/s (IEEE 802.3cg) erstellt. Dieser Standard erlaubt Übertragungsstrecken bis 1.000 m und kann damit nahezu alle Feldbusse ersetzen.

Woher kommt die Single Pair Ethernet Technologie?

Ausgangspunkt für die Entwicklung von SPE ist der BroadR-Reach Standard, der von der Broadcom Corporation entwickelt wurde. Nachdem die Automobilindustrie auf der Suche nach einem Nachfolger für den CAN-Bus dieses neue TCP/IP basierte Übertragungsverfahren identifiziert hatte, wurde der erste SPE-Standard von der IEEE 802.3 als Standard 100BASE-T1 in IEEE 802.3bw-2015 Clause 96 veröffentlicht. Nun wird SPE auf die Anforderungen der Industrie angepasst.

Bietet Single Pair Ethernet Vorteile in der Automatisierung?

Mit durchgängig normierter SPE Infrastruktur kann Ethernet erstmalig sinnvoll von der Cloud bis in die Sensor-Aktornetzwerke der Feldebene vordringen. Damit werden Medienbrüche vermieden und eine einheitliche Kommunikationsbasis geschaffen. Die Realisierung des IIoT.

Welche Standards gibt es für Single Pair Ethernet-Steckverbinder?

Folgende Normenprojekte für SPE Steckverbinder sind derzeit in Arbeit:

  • IEC 63171 – Basisnorm mit allen notwendigen Spezifikationen und Prüfsequenzen (CD in Vorbereitung)
  • IEC 63171-1 – SPE Steckverbinder der Firma CommScope auf Basis der LC Verriegelung für M1I1C1E1 Anwendungen (CDV verfügbar)
  • IEC 63171-2 – SPE Steckverbinder der Firma Reichle & De-Massari für M1I1C1E1 Anwendungen (CD verfügbar)
  • IEC 63171-3 – SPE Steckverbinder der Siemon basierend auf einem Paar des bekannten Tera Steckverbinders für M1I1C1E1 Anwendungen (NP verfügbar)
  • IEC 63171-4 – SPE Steckverbinder der Firma BKS für M1I1C1E1 Anwendungen (NP verfügbar)
  • IEC 63171-5 – SPE Steckverbinder der Firma Phoenix Contact basierend dem IEC 63171-2 Steckgesicht für M2I2C2E2 und M3I3C3E3 Anwendungen (CD verfügbar)
  • IEC 63171-6 (bisher IEC 61076-3-125) – SPE Steckverbinder der Firmen HARTING und TE Connectivity für M2I2C2E2 und M3I3C3E3 Anwendungen (CDV verfügbar, FDIS in Vorbereitung und finale Veröffentlichung 2019)

Was sind die Vorteile von Single Pair Ethernet für die Automatisierung?

SPE ermöglicht in der Automatisierung die Anbindung der Feldebene mit Gbit/s Ethernet. Damit werden Medienbrüche überflüssig und jeder Sensor wird mit TSN echtzeitfähig.

Was sind die Vorteile von SPE in Bahnanwendungen?

SPE Kabel wiegen pro 100 Meter etwa 1,6 kg weniger als Standard Ethernet-Kabel. Mit dieser Gewichtseinsparung kann ein Bahnbetreiber über einen Lebenszyklus etwa 14.000 Euro Betriebskosten einsparen.

Bietet Single Pair Ethernet Vorteile in der Robotik?

SPE Kabel sind mit nur noch einem Adernpaar deutlich dünner und damit flexibler als Standard Ethernet-Kabel. Je dünner das Kabel ist, desto mehr Biege,- und Torsionszyklen widersteht es. Das bedeutet im Ergebnis eine längere Lebensdauer und Kostenersparnis. Damit ist SPE die ideale Verkabelung für zukünftige Robotikanwendungen.

Kann man Single Pair Ethernet über bestehende Netzwerkkabel übertragen?

Das sogenannte Cable Sharing, also die Übertragung von SPE über vierpaarige Ethernetkabel ist theoretisch möglich aber nicht sinnvoll. Die Übertragungslänge für 1GBit SPE ist momentan noch auf 40 Meter beschränkt. Für eine sichere Übertragung müsste das Kabel einen Cat.7 Standard erfüllen. Dies ist sehr selten der Fall. SPE ist sinnvoller als Ergänzung zu Standard Ethernet und als Ersatz für Feldbusse zu sehen.

Für welche Anwendungen macht Single Pair Ethernet Sinn?

Durch sehr kleine Gerätebuchsen ist SPE die ideale Technologie für moderne Kamerasensoren in industriellen Anwendungen. Sie benötigen hohe Datenraten über eine kleine und robuste Schnittstelle. Diese Anforderungen erfüllt unser HARTING T1 Industrial nach IEC 63171-6.