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Single Pair Ethernet – HARTING T1 Industrial
A conectividade T1 torna a Ethernet fácil e acessível, além de poder ser usada desde a nuvem até o menor sensor
Um par de fios é o suficiente – Vamos fazer o twist!
Nosso pequeno gigante Tw1ster transporta dados e potência em um par de fios para locais anteriormente inacessíveis, desafiando, assim, os sistemas de barramento existentes. A HARTING confia na aliança entre pesquisa, indústria e padronização para Single Pair Ethernet. Como parte desta aliança, os comitês internacionais de padronização completaram um processo de seleção de múltiplas etapas em favor das faces de conectores SPE do Grupo de Tecnologia HARTING. O que também garante o planejamento de segurança para os desenvolvedores de novas tecnologias de dispositivos ou sensores/atuadores, permitindo-lhes iniciar, de forma ativa, a implementação de SPE na respectiva tecnologia do dispositivo.
O Tw1ster não apenas conta com a visão de super-herói com sua transmissão de Single Pair Ethernet, mas também conta com uma norma da indústria em seu nome, a IEC 63171-6 (antiga IEC 61076-3-125). Após um processo seletivo de múltiplas etapas, o corpo de padronização internacional, IEC, elegeu a HARTING T1 Industrial como o futuro das faces de conectores de Single Pair Ethernet para aplicações industriais. Parabenizamos nosso herói e continuamos a trabalhar para garantir que ele permaneça sendo o padrão da indústria no futuro.
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- Destaque sobre a megatendência de Single Pair Ethernet
O desenvolvimento de dispositivos cada vez menores e mais eficientes é bem conhecido no mundo da TI. Ainda assim, essa tendência também pode ser encontrada em outras áreas de negócios. Apesar das maiores taxas de transmissão e a transmissão de potência paralela (alimentação de potência remota), os componentes de cabeamento precisam ser cada vez menores e mais leves. Com base nos padrões de transmissão em conformidade com a IEEE 802.3, a nova tecnologia de Single Pair Ethernet (SPE) acaba de ser integrada às novas gerações de automóveis e substitui a rede CAN e outros sistemas de barramento. No futuro, os controles, comunicação e funções de segurança irão funcionar de maneira uniforme na Ethernet. Trata-se de um pré-requisito básico para a condução na rede e, futuramente, também para condução autônoma.
A SPE agora permite a transmissão de dados pela Ethernet através de apenas dois fios e simultâneo fornecimento de energia para terminais via PoDL – Power over Data Line. Até agora, para conseguir isso, foram necessários dois pares de fios para Fast Ethernet (100 MB) ou quatro pares de fios para Gigabit de Ethernet. Também seria útil utilizar esses benefícios em favor da automação industrial. A SPE viabiliza a conexão sem barreiras de equipamento, tecnologia de sensores/atuadores e muito mais por meio da comunicações ponta-a-ponta com base em IP no nível de campo. A capacidade de viabilizar a integração de interfaces de Ethernet sobre simples sensores, câmeras, dispositivos de leitura/ID ou equipamentos similares, é o que torna possível a implementação da Indústria Integrada e IIoT.
A SPE concede uma vantagem decisiva em comparação aos sistemas de barramento ou interfaces de corrente/tensão análogas, como ainda podem ser encontradas no nível de campo atual. Isso torna o nível de campo inteligente e simplifica o parâmetro de configuração, inicialização e programação. A configuração, operação e manutenção do equipamento se tornam mais eficientes e mais econômicas. SPE em máquinas, robôs e em tecnologia ferroviária também ajudam a economizar peso e espaço. A fiação completa é mais simples e também consideravelmente mais rápida de instalar.
Compatibilidade consistente de dispositivos, cabos e conectores
O pré-requisito para uso em larga escala e marketing bem sucedido da tecnologia SPE é a compatibilidade consistente de dispositivos, cabos e conectores. Isso é assegurado pela padronização internacional (ISO/IEC e IEE 802.3). No início de 2018 houve um processo seletivo realizado internacionalmente pela ISO/IEC para o cabeamento e seleção de uma face de conector SPE padronizada, do qual participaram mais de 20 comitês internacionais especializados. Deste processo seletivo surgiram duas faces de conectores como a escolha preferida:
- Para cabeamento estruturado, de acordo com a IEC 63171-1: esta face do conector é baseada na proposta da empresa CommScope e é conhecida sob o sinônimo de variante 1 (estilo LC) para ambientes M1I1C1E1
- A face do conector de acordo com a IEC 63171-6 (antiga IEC 61076-3-125) para aplicações industriais e relacionadas à indústria: esta face do conector é baseada na proposta da HARTING e é especialmente projetada para uso em ambientes M2I2C2E2 e M3I3C3E3. Este design de conector SPE pode alcançar 1 GBit/s em curtas distâncias e 10 MBit/s em longas distâncias. Ele tem faces do conector plugáveis entre si.
MICE (mecânico, ingressar, climático, eletromagnético) descreve as condições ambientais para as instalações. Portanto, fornece a planejadores e usuários informações valiosas sobre as especificações técnicas do equipamento e cabeamento/fiação. Como parte disto, são descritos os requisitos para robustez mecânica (M), nível IPxx (I), resistência química e climática (C) e segurança eletromagnética (E). M1I1C1E1 descreve um ambiente que pode ser encontrado em um escritório e M3I3C3E3 descreve um ambiente muito crítico (externo ou industrial).
Para a HARTING, SPE é um tópico de tecnologia e o ponto de partida para muitos dos novos produtos em desenvolvimento
Para o usuário, no entanto, SPE trata não apenas de uma oportunidade, mas também de um desafio. Esta nova tecnologia é tão segura quando a solução em uso? A SPE também pode ser usada no processo de automação com comprimentos de linha de 1000 m? Quanta potência o dispositivo final pode usar? Quando os conectores SPE e cabos ficarão disponíveis e estarão adequadamente padronizados? A HARTING leva essas perguntas muito a sério e decidiu respondê-las como parte de uma parceria tecnológica.
A Single Pair Ethernet Industrial Partner Network, co-fundada pela HARTING, é uma associação de líderes globais de tecnologia. A rede se comprometeu a desenvolver a SPE como uma tecnologia para o mercado de IIoT em constante crescimento.
O programa WIPANO ("Transferência de conhecimento e tecnologia por meio de patentes e normas") é uma iniciativa do Ministério Federal de Relações Econômicas e Energia, o qual auxilia em sua concretização. A HARTING, a Universidade de Reutlingen e LEONI estão cooperando no projeto em parceria NG200 a respeito dos problemas urgentes de SPE e integram, ao mesmo tempo, seus resultados ao processo internacional de padronização. Recentemente, com a IEC 61076-6, um passo importante foi tomado em direção à especificação de economia de peso e espaço do cabeamento para uma face do conector de par único compatível com a indústria.
Um trabalho contínuo está em andamento na IEC 61156-xx nos cabos SPE e na ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 e na IEC SC 65/JWG 10 sobre as normas de cabeamento associadas ISO/IEC 11801 e IEC 61918 com diretivas de instalação e valores de limites para SPE. Em uma etapa adicional do projeto em parceria, será avaliada a questão de onde os limites técnicos dos canais de comunicação SPE se encaixam. A partir de 2019, os usuários de SPE terão acesso não apenas a produtos, mas também normas e diretivas de instalação e teste de componentes válidas. A parceria tecnológica HARTING auxilia os clientes na medida em que eles implementam SPE e, portanto, oferecem vantagens competitivas reais. Com base nesta face do conector a HARTING está preparando uma ampla variedade de produtos para a indústria.
Verifique o artigo técnico sobre T1 Industrial® aqui.
Single Pair Ethernet – Dúvidas Frequentes
O que é Single Pair Ethernet?
O Single Pair Ethernet (SPE) garante, pela primeira vez, o uso eficiente em termos de custo da Ethernet em todos os aspectos da automação industrial. O Single Pair Ethernet usa um par de fios para transmitir dados a uma velocidade de até 1GBit/s. Isso torna a SPE ideal para aplicações industriais na era da Indústria 4.0 e IIoT. Este e-book gratuito intitulado Single Pair Ethernet fornece informações detalhadas sobre a SPE.
Quais são as vantagens do Single Pair Ethernet sobre a Ethernet tradicional?
A Ethernet tradicional requer dois ou quatro pares de fios. Em comparação, a SPE tem apenas um par. O que ajuda a reduzir os custos e peso e, graças a seu tamanho menor, possibilita acesso a novos dispositivos e ao nível de campo industrial consequente. Desta forma, a SPE forma a base para a IIoT.
Quais normas dos conectores de Single Pair Ethernet prevaleceram?
Em 2018, os comitês da ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 e TIA 42 realizaram um processo seletivo internacional para estabelecer interfaces de SPE padronizadas. Dos mais de 20 comitês, duas faces de conectores surgiram como a escolha preferida:
- para o cabeamento predial (M1I1C1E1), a face do conector em conformidade com a IEC 63171-1: CommScope;
- para as aplicações industriais e relacionadas à indústria (M2I2C2E2 e M3I3C3E3), a face do conector em conformidade com a IEC 63171-6 (anteriormente IEC 61076-3-125): HARTING T1 Industrial®.
Como tal, existe um consenso global significativo sobre as interfaces de SPE.
Também é possível transmitir potência por meio do Single Pair Ethernet?
A transmissão de potência também foi padronizada para os novos padrões de transmissão de SPE. PoDL Power over Data Line é o termo usado para descrever a fonte de alimentação eficaz de até 50W.
Qual taxa de dados pode ser transmitida por meio do Single Pair Ethernet?
A tecnologia de Ethernet com base na IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 já está disponível hoje e entrega uma transmissão com velocidade de 1 Gbit/s por meio de apenas um par de fios de cobre. A IEEE atualmente está trabalhando em uma nova norma para taxas de dados ainda mais altas de até 10 Gib/s (IEEE 802.3ch), as quais são exigidas para sensores de alta resolução e transmissões de vídeo. Além disso, está em desenvolvimento uma norma para apenas 10Mbit/s (IEE 802.3cg). Esta norma permite distâncias de transmissão de até 1.000 metros e pode, assim, substituir quase todos os tipos de barramento de campo.
Qual é a origem da tecnologia de Single Pair Ethernet?
O desenvolvimento de SPE começou com o Padrão BroadR-Reach, desenvolvido pela Broadcom Corporation. Após a indústria automotiva, a qual precisou de uma substituição para o barramento CAN, identificar esse novo método de transmissão baseado em TCP/IP, o grupo de trabalho da IEEE 802.3 publicou a primeira norma de SPE como a norma 100BASE-T1 em IEEE 802.3bw-2015 cláusula 96. A SPE agora está sendo adaptada aos requisitos da indústria.
O Single Pair Ethernet oferece benefícios para automação?
Com uma infraestrutura de SPE universalmente padronizada, pela primeira vez é possível usar a Ethernet no nível de campo desde a nuvem até as redes de sensores-atuadores. Isso previne interferências no processamento de dados e cria uma base de comunicação unificada. Ela possibilitou a IIoT.
Quais normas existem para conectores de Single Pair Ethernet?
Os projetos de padronização para conectores SPE a seguir estão sendo elaborados atualmente:
- IEC 63171 – Padrão básico com todas as especificações necessárias e sequências de testes (CD em preparação)
- IEC 63171-1 – conectores SPE pela CommScope com base no travamento LC para aplicações M1I1C1E1 (CDV disponível)
- IEC 63171-2 – conectores SPE da Reichle & De-Massari para aplicações M1I1C1E1 (CD disponível)
- IEC 63171-3 – conectores SPE da empresa Siemon com base em par individual dos conhecidos conectores Tera para aplicações M1I1C1E1 (NP disponível)
- IEC 63171-4 – conectores SPE da BKS para aplicações M1I1C1E1 (NP disponível)
- IEC 63171-5 – conectores SPE da empresa Phoenix Contact com base na face do conector IEC 63171-2 para aplicações M2I2C2E2 e M3I3C3E3 (CD disponível)
- IEC 63171-6 (antiga IEC 61076-3-125) – conectores SPE das empresas HARTING e TE Connectivity para aplicações M2I2C2E2 e M3I3C3E3 (CDV disponível, FDIS em preparação e publicação final em 2019)
Quais são os benefícios do Single Pair Ethernet em automação?
Em automação, a SPE permite que os níveis de campo sejam conectados através de Ethernet de Gbit/s. Isso torna as interferências no processamento de dados uma coisa do passado e com TSN, cada sensor tem funcionalidade em tempo real.
Quais são os benefícios da SPE nas soluções ferroviárias?
Cada 100 metros de cabos SPE são cerca de 1,6 kg mais leves que o cabo de Ethernet padrão. Com essa redução de peso, um operador de trem pode economizar cerca de 14.000 euros em custos operacionais.
O Single Pair Ethernet oferece benefícios na área de robótica?
Com apenas um par de fios, os cabos SPE são muito mais finos, o que os torna mais flexíveis do que o cabo de Ethernet padrão. Quanto mais fino o cabo, maior a capacidade de suportar ciclos de dobras e torções. O resultado é um tempo de vida útil mais longo e economia de custos. Portanto, SPE é o cabeamento ideal para aplicações futuras em robótica.
Single Pair Ethernet pode ser transmitido por meio de cabos de rede existentes?
Isso é conhecido como compartilhamento de cabos e envolve a transmissão de SPE pelo cabo de Ethernet de quatro pares. É teoricamente possível, mas não prático. O comprimento da transmissão para 1GBit SPE atualmente está limitado a 40 metros. Para garantir a transmissão segura, o cabo teria que seguir o padrão Cat. 7. Raramente esse é o caso. SPE deve ser visto como um complemento prático ao padrão de Ethernet e como uma substituição do barramento de campo.
Em quais tipos de aplicações o Single Pair Ethernet pode ser utilizado?
Graças a dispositivos fêmeas muito pequenos, SPE é a tecnologia ideal para sensores de câmeras modernas em aplicações industriais. Elas precisam de altas taxas de dados por meio de uma interface pequenas e compacta. Nosso HARTING T1 Industrial atende esses requisitos conforme a IEC 63171-6.
O que é a SPE Industrial Partner Network?
A SPE Industrial Partner Network é o primeiro ponto de contato para aqueles usuários que desejam instalar redes ou dispositivos de SPE. Todas as empresas-membros enxergam o Single Pair Ethernet como a base para o crescimento rápido e sustentável da Internet Industrial das Coisas (IIoT). A rede parceira opera o próprio website sobre a Single Pair Ethernet com informações adicionais.
