Products & Solutions
Jednopárový Ethernet – HARTING T1 Industrial
Díky technologii připojení T1 je Ethernet jednoduchý a cenově dostupný a lze ho použít od cloudu až po nejmenší snímač
Stačí jeden pár vodičů – Let's Twist!
Náš malý obr Tw1ster umožňuje přenášet data a energii na dříve nedostupná místa, čímž se stává konkurencí pro stávající sběrnicové systémy. Společnost HARTING spoléhá v oblasti jednopárového Ethernetu na výzkum, partnerství s průmyslem a standardizaci. V rámci standardizace rozhodly mezinárodní normalizační komise ve vícestupňovém výběrovém procesu ve prospěch spojovacího profilu SPE od technologické skupiny HARTING. Konstruktéři nových zařízení nebo technologií snímačů/akčních členů tak mají zajištěné bezpečné plánování a mohou aktivně zahájit implementaci SPE v odpovídajících technologiích zařízení.
Tw1ster se díky jednopárovému přenosu nejenom pyšní superhrdinskou vizí, ale v arzenálu má i průmyslovou normu IEC 63171-6 (dříve IEC 61076-3-125). Po několikastupňovém výběrovém řízení vybrala mezinárodní normalizační komise IEC konektor HARTING T1 Industrial jako spojovací profil pro jednopárový Ethernet v průmyslových aplikacích. Našemu hrdinovi srdečně blahopřejeme. Nadále budeme pracovat na tom, aby i v budoucnu zůstal standardem v oboru.
Zaregistrujte se zdarma
ŘADA WEBINÁŘŮ:
TRENDY V PRŮMYSLOVÉM ETHERNETU 2020
- Trendy, vývoj a řešení v oblasti průmyslového Ethernetu
- ix Industrial, RJ45 a další: Přehled řešení
- Příklady použití v oblastech IIoT a Průmyslu 4.0
- Pohled na megatrend jednopárového Ethernetu
Vývoj směřující ke stále kompaktnějším a výkonnějším zařízením je dobře známý z oblasti IT. Tento trend se ale projevuje i v dalších oborech podnikání. Navzdory vyšším přenosovým rychlostem dat a paralelnímu přenosu energie (vzdálené napájení) musejí být komponenty kabeláže menší a lehčí než dříve. Nová technologie jednopárového Ethernetu (SPE), založená na přenosových standardech IEEE 802.3, se v současné době integruje do automobilů nové generace, kde nahrazuje sběrnicové systémy CAN a další. Řídicí, komunikační a bezpečnostní funkce budou v budoucnu jednotně přenášeny po síti Ethernet. Jedná se o základní předpoklad pro síťové a později také autonomní řízení.
SPE již dnes umožňuje přenos dat po síti Ethernet po jediném páru vodičů a současně zajišťuje napájení koncových zařízení prostřednictvím PoDL – Power over Data Line. Dříve byly nutné dva kroucené páry pro Fast Ethernet (100 Mbps) nebo čtyři kroucené páry vodičů pro Gigabit Ethernet. Optimální by bylo využít těchto výhod také v průmyslové automatizaci. SPE umožňuje bezbariérově propojit zařízení, snímače / akční členy a velké množství dalších systémů prostřednictvím end-to-end komunikace na bázi IP až na provozní úroveň. Díky možnosti integrace rozhraní Ethernet do jednoduchých snímačů, kamer, čtecích/identifikačních nebo podobných zařízení lze realizovat koncepce integrovaného průmyslu a IIoT.
SPE nabízí rozhodující výhodu ve srovnání se sběrnicovými systémy nebo analogovými proudovými/napěťovými rozhraními, které se dodnes používají na provozní úrovni. Do provozní úrovně přináší inteligenci a zjednodušuje nastavování parametrů, inicializaci a programování. Tím zvyšuje efektivitu a hospodárnost konfigurace, provozu i údržby. Použití SPE ve strojích, robotech a v železniční technice rovněž přispívá k úspoře hmotnosti a prostoru. Kompletní zapojení a instalace kabeláže je jednodušší a také rychlejší.
Jednotná kompatibilita zařízení, kabelů a konektorů
Předpokladem pro rozsáhlé využití a úspěšný marketing technologie SPE je jednotná kompatibilita zařízení, kabelů a konektorů. To je zajištěno mezinárodní normalizací (ISO/IEC a IEEE 802.3). Na začátku roku 2018 uspořádala organizace ISO/IEC mezinárodní výběrové řízení pro kabeláž a výběr normalizovaného spojovacího profilu SPE, kterého se zúčastnilo více než 20 mezinárodních odborných komisí. Z výběrového řízení vzešly jako preferované možnosti dva profily konektorů.
- Pro rozvody v budovách se používá spojovací profil definovaný v normě IEC 63171-1: Tento spojovací profil vychází z návrhu společnosti CommScope a je znám pod ekvivalentním označením varianta 1 (typ LC) pro prostředí M1I1C1E1
- Spojovací profil definovaný v normě IEC 63171-6 (dříve IEC 61076-3-125) pro průmyslové a související aplikace: Tento spojovací profil vychází z návrhu společnosti HARTING a je speciálně navržen pro použití v podmínkách prostředí M2I2C2E2 a M3I3C3E3. Konstrukce konektoru SPE umožňuje dosáhnout rychlosti 1 Gbps na kratší vzdálenosti a 10 Mbps na delší vzdálenosti. Obsahuje spojovací profil se vzájemně kompatibilními vývody.
Zkratka MICE (Mechanical, Introductory, Climatic, Electromagnetic) popisuje podmínky prostředí pro zařízení a poskytuje tím projektantům a uživatelům cenné informace o specifikacích technického vybavení a kabeláže. Popisuje základní požadavky na mechanickou odolnost (M), krytí IPxx (I), chemickou a klimatickou odolnost (C) a elektromagnetickou bezpečnost (E). M1I1C1E1 označuje prostředí, jaké se vyskytuje například v kancelářské budově, a M3I3C3E3 popisuje velmi extrémní prostředí (venkovní nebo průmyslové).
Pro společnost HARTING představuje SPE technologickou prioritu a výchozí bod pro vývoj mnoha nových produktů
Pro uživatele však SPE představuje nejen příležitost, ale také výzvu. Je tato nová technologie stejně bezpečná jako stávající řešení? Lze SPE použít i v procesní automatizaci s délkou vedení 1 000 m? Jak velký výkon může koncové zařízení využít? Kdy budou k dispozici konektory a kabely SPE a budou dostatečně standardizovány? Společnost HARTING nebere tyto otázky na lehkou váhu a rozhodla se na ně odpovědět v rámci technologického partnerství.
Single Pair Ethernet Industrial Partner Network, jejímž spoluzakladatelem je společnost HARTING, je sdružení globálních technologických lídrů. Síť si klade za cíl rozvíjet SPE jako technologii pro rychle rostoucí trh IIoT.
K tomu přispívá program WIPANO („Předávání znalostí a technologií prostřednictvím patentů a norem“), který je iniciativou německého Spolkového ministerstva hospodářství a energetiky. Společnost HARTING, Reutlingenská univerzita a společnost LEONI pracují v rámci společného projektu NG200 na naléhavých otázkách souvisejících se SPE a současně začleňují své výsledky do mezinárodního procesu normalizace. Nedávno byl v souladu s normou IEC 61076-6 učiněn důležitý krok v oblasti specifikace hmotnostně a prostorově úsporné kabeláže pro průmyslově kompatibilní jednopárové spojovací profily.
Kromě toho pokračují práce v rámci IEC 61156-xx na kabelech SPE a v rámci ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 a IEC SC 65/JWG 10 na souvisejících kabelážních normách ISO/IEC 11801 a IEC 61918 s pokyny pro instalaci a mezními hodnotami pro SPE. V dalším kroku společného projektu se zaměříme na otázku technologických omezení komunikačních kanálů SPE. Od roku 2019 budou mít uživatelé SPE přístup nejen k produktům, ale také k platným normám a pokynům pro instalaci a testování komponentů. Technologické partnerství společnosti HARTING podporuje zákazníky při zavádění SPE a poskytuje jim tak skutečné konkurenční výhody. Na základě tohoto spojovacího profilu připravuje společnost HARTING komplexní portfolio výrobků pro průmysl.
Přečtěte si odborný článek o T1 Industrial®.
Jednopárový Ethernet – ČASTÉ OTÁZKY
Co je to jednopárový Ethernet?
Jednopárový Ethernet (SPE) vůbec poprvé zajišťuje nákladově efektivní využití Ethernetu ve všech aspektech průmyslové automatizace. Jednopárový Ethernet využívá k přenosu dat rychlostí až 1 Gbps jediný pár vodičů. Díky tomu je SPE ideální alternativou pro průmyslové aplikace v éře Průmyslu 4.0 a IIoT. Podrobné informace o této technologii poskytuje bezplatná elektronická kniha s názvem Single Pair Ethernet.
Jaké jsou výhody jednopárového Ethernetu oproti běžnému Ethernetu?
Běžný Ethernet vyžaduje dva nebo čtyři páry vodičů. SPE má ve srovnání s tím pouze jeden pár. Tímto způsobem lze snížit náklady a hmotnost a menší rozměry zároveň umožňují přístup k novým zařízením a k výsledné průmyslové úrovni. SPE tak tvoří základ pro IIoT.
Jaké byly pro konektory jednopárového Ethernetu zavedeny normy?
V roce 2018 uspořádaly výbory ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 a TIA 42 mezinárodní výběrové řízení na vytvoření normalizovaných rozhraní SPE. Z více než 20 výborů vzešly dva preferované spojovací profily:
- pro kabeláž v budovách (M1I1C1E1) profil konektoru odpovídající normě IEC 63171-1: CommScope;
- pro průmyslové a související aplikace (M2I2C2E2 a M3I3C3E3), spojovací profil odpovídající normě IEC 63171-6 (dříve IEC 61076-3-125): HARTING T1 Industrial®.
V oblasti rozhraní SPE tedy panuje značná celosvětová shoda.
Dá se přes jednopárový Ethernet přenášet také napájení?
Pro nové přenosové normy SPE byl standardizován i přenos napájení. Technologie PoDL (Power over Data Line) umožňuje dodávat užitečný výkon až 50 W.
Jakou rychlostí lze přenášet data přes jednopárový Ethernet?
Technologie Ethernet založená na standardu IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 je k dispozici již dnes a nabízí přenosovou rychlost 1 Gbps po jednom páru měděných vodičů. IEEE v současné době pracuje na dalším standardu pro dosažení ještě vyšších přenosových rychlostí až 10 Gbps (IEEE 802.3ch), které jsou potřebné pro snímače s vysokým rozlišením a přenos videa. Probíhá také vývoj speciálního standardu pro rychlost 10 Mbps (IEEE 802.3cg). Tento standard podporuje vzdálenost až 1 000 metrů a umožňuje tak nahradit prakticky všechny typy průmyslových sběrnic.
Jaký je původ technologie jednopárového Ethernetu?
Vývoj SPE byl zahájen standardem BroadR-Reach, který vyvinula společnost Broadcom Corporation. Poté, co tuto novou přenosovou metodu založenou na protokolu TCP/IP identifikoval automobilový průmysl při hledání nástupce sběrnice CAN, zveřejnila pracovní skupina IEEE 802.3 první standard SPE jako standard 100BASE-T1 v článku 96 normy IEEE 802.3bw-2015. V současné době se SPE přizpůsobuje požadavkům průmyslu.
Nabízí jednopárový Ethernet nějaké výhody pro automatizaci?
Díky univerzálně standardizované infrastruktuře SPE je vůbec poprvé možné použít Ethernet na úrovni technologie od cloudu až po sítě snímačů a akčních členů. Tím se zabraňuje přerušení řetězce médií a vytváří jednotný základ pro komunikaci. Možná je také realizace IIoT.
Jaké existují normy pro konektory jednopárového Ethernetu?
V současné době se připravují následující normalizační projekty pro konektory SPE.
- IEC 63171: Základní norma se všemi potřebnými specifikacemi a zkušebními postupy (CD se připravuje)
- IEC 63171-1: Konektory CommScope SPE založené na LC západce pro aplikace M1I1C1E1 (je k dispozici CDV)
- IEC 63171-2: Konektory Reichle & De-Massari SPE pro aplikace M1I1C1E1 (je k dispozici CD)
- IEC 63171-3: Konektory SPE od společnosti Siemon založené na dvojici známých konektorů Tera pro aplikace M1I1C1E1 (je k dispozici NP)
- IEC 63171-4: Konektory SPE od BKS pro aplikace M1I1C1E1 (je k dispozici NP)
- IEC 63171-5: Konektory SPE společnosti Phoenix Contact založené na profilu konektoru IEC 63171-2 pro aplikace M2I2C2E2 a M3I3C3E3 (je k dispozici CD)
- IEC 63171-6 (dříve IEC 61076-3-125): SPE konektory od společností HARTING a TE Connectivity pro aplikace M2I2C2E2 a M3I3C3E3 (je k dispozici CDV, FDIS se připravuje a konečná publikace v roce 2019)
Jaké jsou výhody jednopárového Ethernetu v automatizaci?
V automatizaci umožňuje SPE propojení provozních úrovní prostřednictvím gigabitového Ethernetu. Přerušování řetězce médií se tak stává minulostí a díky TSN je každý snímač schopen pracovat v reálném čase.
Jaké jsou výhody SPE v železničních aplikacích?
Každých 100 metrů kabelu SPE váží přibližně o 1,6 kg méně než standardní ethernetový kabel. Díky tomuto snížení hmotnosti může provozovatel vlaku ušetřit až 14 000 eur na provozních nákladech.
Nabízí jednopárový Ethernet nějaké výhody pro robotiku?
Díky pouze jednomu páru vodičů jsou kabely SPE podstatně tenčí, a tudíž flexibilnější než standardní ethernetové kabely. Čím tenčí je kabel, tím větší je jeho odolnost vůči cyklům ohybu a kroucení. Výsledkem těchto vlastností je delší životnost a úspora nákladů. Proto je SPE ideálním kabelem pro budoucí robotické aplikace.
Lze jednopárový Ethernet přenášet po stávajících síťových kabelech?
Jedná se o tzv. sdílenou kabeláž, která zahrnuje přenos SPE po čtyřpárovém ethernetovém kabelu. I když je to teoreticky možné, není to praktické. Délka přenosu pro 1Gbps SPE je v současné době omezena na 40 metrů. V zájmu zajištění bezpečného přenosu by kabel musel splňovat standard kat. 7, což je velmi neobvyklé. SPE je třeba považovat za praktický doplněk standardu Ethernet a za náhradu průmyslových sběrnic.
Ve kterých aplikacích lze použít jednopárový Ethernet?
Díky velmi malým zásuvkám zařízení je SPE ideální technologií pro moderní kamerové snímače v průmyslových aplikacích. Tyto snímače vyžadují vysokou rychlost přenosu dat prostřednictvím malého a kompaktního rozhraní. HARTING T1 Industrial splňuje tyto požadavky v souladu s normou IEC 63171-6.
Co je to SPE Industrial Partner Network?
SPE Industrial Partner Network představuje první kontaktní místo pro uživatele, kteří chtějí zřídit sítě nebo zařízení SPE. Všechny partnerské společnosti považují jednopárový Ethernet za základ pro rychlý a udržitelný růst průmyslového internetu věcí (IIoT). Partnerská síť provozuje vlastní webové stránky, které se zabývají jednopárovým Ethernetem podrobněji.
