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单对以太网 – 浩亭 T1 Industrial

T1 连接使以太网变得简单且经济实惠 - 它可用于从云端到最小的传感器

一对电线就足够了 - 让我们自由铰接!

我们的小巨人 Tw1ster 在一对电线上将数据和电源传输到以前无法进入的位置,从而挑战现有总线系统。 浩亭依赖于单对以太网的研究、工业和标准化联盟。作为该联盟的一员,国际标准化委员会已经完成了多阶段甄选过程,选择了有利于浩亭技术集团 的 SPE 插拔面。这还确保了新设备或传感器/执行器技术设计人员的设计安全性,使他们在相应的设备技术中积极开始实施 SPE。

Tw1ster 不仅凭借其单对以太网传输而具有超级英雄的形象,而且还意味着是一个行业标准 IEC 63171-6(原 IEC 61076-3-125)。在经过多阶段的甄选过程后,国际标准组织 IEC 选择浩亭T1 Industrial 作为工业应用中单对以太网插拔面的未来标准。我们祝贺我们的英雄,而且也将继续努力,确保它一直保持作为未来行业标准的地位。

太棒了!Tw1ster 现在根据 IEC 63171-6 实现了标准化

在 IT 世界中,发展更小、更高效的设备的趋势众所周知。然而,这种趋势也出现在其他业务领域。尽管具有更高传输速率和并行传输电源(远程馈电),但布线组件需要变得更小更轻。基于 IEEE 802.3 传输标准的新型单对以太网技术 SPE 刚刚被集成到新一代汽车中,取代了其中的 CAN 和其他总线系统。控制、通信和安全功能以后将通过以太网统一运行。这是联网和日后自动驾驶的基本先决条件。

SPE 现在支持使用两根电线来通过以太网传输数据,同时还可通过 PoDL - 数据线供电 - 为终端提供同步电源。在此之前,快速以太网 (100 MB) 和千兆以太网分别需要使用两对电线才能实现这一目的。在工业自动化中使用这些优势也大有裨益。 SPE 可以通过直至现场级别的 IP 端到端通信实现设备、传感器/执行器技术等的无障碍连接。通过将以太网接口集成到简单的传感器、摄像机、读取/ID 设备或类似设备上,可以实现工业集成化和 IIoT。

HARTING T1 工业 IP 连接器和设备插座

与至今仍在现场级别中使用的总线系统或模拟电流/电压接口相比,SPE 具有决定性的优势。 这使现场级别变得智能化并简化了参数设置、初始化和编程。  设备的设置、操作和维护变得更加高效且更具成本效益。在机器、机器人和轨道技术中,SPE 还有助于减轻重量和节省空间。完整布线更简单,安装速度更快。

设备、电缆和连接器的一致兼容性

大规模使用并成功营销 SPE 技术的先决条件是设备、电缆和连接器的一致兼容性。这由国际标准化(ISO/IEC 和 IEEE 802.3)来得到保证。  2018 年初,ISO/IEC 开展了针对布线和标准化 SPE 插接面选择的国际性甄选过程,其中有 20 多个国际专家委员会参加。在这个甄选过程中,有两种连接器插拔面成为首选:

凭借 SPE 和微型化接口,浩亭在自动化领域开辟了全新的可能性
  • 在建筑物布线中,插拔面符合 IEC 63171-1 标准:此插拔面基于 CommScope 公司的提议,并使用 M1I1C1E1 环境的同义词变体 1(LC 型)命名
  • 在工业和工业相关应用中,插拔面符合 IEC 63171-6 标准(原 IEC 61076-3-125):该插拔面基于 HARTING 的提议,专门设计用于高达 M3I3C3E3 的环境条件,被称为变体 2(工业型)。 这种 SPE 连接器设计 可实现短距离 1 GBit/秒传输和长距离 10 MBit/秒传输。它具有彼此插拔兼容的插拔面。

MICE(机械、入口、气候、电磁效应)描述了安装的环境条件。因此,它为设计人员和用户提供有关技术设备和布线规范的重要信息。其中也描述了对机械强度 (M)、IPxx 等级 (I)、耐化学和气候性 (C) 以及电磁安全性 (E) 的基本要求。  M1I1C1E1  描述的是办公楼等情况下的环境,而 M3I3C3E3 描述的则是非常极端的(户外或工业)环境。

对于浩亭来说,SPE 是许多新产品开发的技术主题和起点。

但对于用户来说,SPE 不仅是一个机会,而且也是一个挑战。这项新技术是否会像现有解决方案一样安全?SPE 也可用于线路长度为 1000m 的过程自动化吗?最终设备可以使用多少功率?SPE 连接器和线缆何时可以供货,它们是否具有足够的标准化?浩亭非常重视这些问题,并决定通过技术合作来给出答案。

WIPANO 计划(“通过专利和标准进行知识和技术转让”)是联邦经济事务和能源部的一项倡议,旨在帮助实现这一目标。浩亭、罗伊特林根大学和 LEONI 正在通过联合项目 NG200 研究与众多 SPE 方面有关的迫切问题,同时将结果纳入国际标准化。最近,通过 IEC 61076-6,这项计划又朝着在工业兼容的单对插拔面中实现重量节省和空间节省的布线迈出了重要一步。

在针对 SPE 布线的  IEC 61156-xx、针对相关布线标准 ISO/IEC 11801 和 IEC 61918 的 ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 和 IEC SC 65/JWG 10 中,正在继续进行相关研究,其中包含 SPE 的安装指南和限值。在联合项目的其他步骤中,将探讨 SPE 通信渠道的技术限制问题。从 2019 年开始,SPE 的用户不仅可以使用相关产品,还会获得有关组件安装和测试的有效标准和指南。HARTING 技术合作关系为客户实施 SPE 提供支持,从而提供真正的竞争优势。 以这个插拔面为基础,HARTING 正在准备推出针对工业市场的全面产品系列。

在此处查看有关  T1 Industrial® 的技术文章。

单对以太网 - 常见问题

什么是单对以太网?

单对以太网 (SPE) 首次确保可在工业自动化的各个方面经济高效地使用以太网。单对以太网使用一对电线以高达 1GBit/s 的速度传输数据。这使得 SPE 非常适合工业 4.0 和 IIoT 时代的工业应用。这本名为《单对以太网》的免费电子书提供有关单对以太网的详细信息。

与传统以太网相比,单对以太网有哪些优势?

传统以太网需要两对或四对电线。相比之下,SPE 只需一对电线。这有助于降低成本和重量,并且由于尺寸更小,所以能够用于新设备和最终的工业现场级别。因此,SPE 构成了 IIoT 的基础。

单对以太网连接器采用哪些标准?

2018 年,ISO / IEC JTC 1 / SC 25 / WG 3 和 TIA 42 委员会开展了旨在开发标准化 SPE 接口的国际甄选流程。在 20 多个委员会推荐的插拔面中,有两个插拔面成为首选:

  • 在建筑布线 (M1I1C1E1) 中,连接器插拔面符合 IEC 63171-1: CommScope 标准;
  • 在工业和工业相关应用(M2I2C2E2 和 M3I3C3E3)中,插拔面符合 IEC 63171-6(原 IEC 61076-3-125): HARTING T1 Industrial® 标准。

因此,在 SPE 接口方面已达成广泛的全球共识。

电力也可以通过单对以太网传输吗?

电力传输也已针对新的 SPE 传输标准进行了标准化处理。PoDL(数据线上电)是用于描述最高 50W 的有效电源的术语。

可以通过单对以太网传输的数据速率是多少?

基于 IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 的以太网技术目前已可供使用,而且仅通过一对铜线即可实现 1 Gbit/s 的传输速率。IEEE 目前正在制定另一个具有可达 10 Gbit/s (IEEE 802.3ch) 的更高数据速率(这是高分辨率传感器和视频传输所需要的)的标准。此外,10Mbit/s (IEEE 802.3cg) 标准也在开发之中。这个标准支持高达 1,000 米的传输距离;因此,它可以取代几乎所有现场总线类型。

单对以太网技术的起源是什么?

SPE 始于 Broadcom Corporation 开发的 BroadR-Reach 标准。在需要替换 CAN 总线的汽车行业确定这种新的基于 TCP/IP 的传输方法之后,IEEE 802.3 工作组发布了第一个 SPE 标准,即 IEEE 802.3bw-2015 第 96 条中的 100BASE-T1 标准。SPE 正在根据行业需求进行调整。

单对以太网在自动化领域是否具有优势?

凭借通用的标准化 SPE 基础架构,在从云到传感器-执行器网络的现场级别使用以太网首次具备了可行性。这样可以防止数据处理中断,并创建统一的通信基础。这使 IIoT 成为可能。

单对以太网连接器有哪些标准?

有关 SPE 连接器的以下标准化项目目前正在开发之中:

  • IEC 63171 – 具有所有必要规格和测试顺序的基本标准(CD 正在准备中)
  • IEC 63171-1 – CommScope 根据针对 M1I1C1E1 应用的 LC 互锁开发的 SPE 连接器(CDV 可用)
  • IEC 63171-2 – Reichle & De-Massari 针对 M1I1C1E1 应用开发的 SPE 连接器(CD 可用)
  • IEC 63171-3 – Siemon 公司根据一对用于 M1I1C1E1 应用的著名 Tera 连接器开发的连接器(NP 可用)
  • IEC 63171-4 – BKS 针对 M1I1C1E1 应用开发的 SPE 连接器(NP 可用)
  • IEC 63171-5 – Phoenix Contact 公司根据针对 M2I2C2E2 和 M3I3C3E3 应用的 IEC 63171-2 连接器插拔面开发的 SPE 连接器(CD 可用)
  • IEC 63171-6(原 IEC 61076-3-125)– HARTING 和 TE Connectivity 公司针对 M2I2C2E2 和 M3I3C3E3 应用开发的 SPE 连接器(CDV 可用、FDIS 正在准备中,2019 年最终发布)

单对以太网在自动化领域具有哪些优势?

在自动化领域中,SPE 支持使用 Gbit/s 以太网连接现场级别。这使得数据处理中断成为过去,而通过使用 TSN,每个传感器都具有实时功能。

SPE 在铁路解决方案中具有哪些优势?

每 100 米 SPE 电缆比标准以太网电缆轻约 1.6 kg。通过这种重量减轻,列车运营商可以节省约 14,000 欧元的运营成本。

单对以太网在机器人领域是否具有优势?

仅用一对电线的 SPE 电缆要细得多,因此比标准以太网电缆更灵活。电缆越细,能够承受的弯曲和扭转次数越多。其结果就是实现更长的使用寿命和成本节省。因此,SPE 是未来机器人应用的理想电缆。

可以通过现有网络电缆传输单对以太网吗?

这称为电缆共享,是指通过四对以太网电缆传输 SPE。虽然在理论上可行,但不实用。1GBit SPE 的传输长度目前限制为 40 米。为了确保安全传输,电缆必须满足 Cat. 7 标准。这种情况很少发生。SPE 应被视为以太网标准的实用补充和现场总线的替代品。

单对以太网可用于哪种应用?

由于设备插座极小,SPE 是工业应用中现代相机传感器领域的理想技术。它们需要通过小型紧凑的接口实现高数据速率。我们的浩亭 T1 Industrial 符合 IEC 63171-6 标准,能够满足这些要求。

什么是 SPE 工业合作伙伴网络?

SPE 工业合作伙伴网络是想要建立 SPE 网络或设备的用户的第一联系点。所有成员公司都将单对以太网视为工业物联网 (IIoT) 快速且可持续增长的基础。合作伙伴网络运营有自己的单对以太网网站并提供更多信息