Products & Solutions

Single Pair Ethernet – HARTING T1 Industrial

T1-tilslutning gør Ethernet nemt og overkommeligt - og det kan bruges fra skyen til den mindste sensor

Et par ledninger er nok - Lad os Twist!

Vores lille kæmpe Tw1ster bringer data og effekt på et par ledninger til tidligere uopnåelige steder, hvilket udfordrer eksisterende bussystemer. HARTING er afhængig af en alliance af forskning, industri og standardisering for Single Pair Ethernet. Som en del af denne alliance har internationale standardiseringsudvalg gennemført en flertrins udvælgelsesproces til fordel for HARTING Technology Groups SPE-pasflade. Dette sikrer også planlægningssikkerhed for designere af nye enheder eller sensor-/aktuatorteknologi, så de aktivt kan påbegynde implementeringen af SPE i den pågældende enhedsteknologi.

Tw1ster har ikke kun superheltesyn med sin Single Pair Ethernet-transmission, men har også en industristandard IEC 63171-6 (tidligere IEC 61076-3-125) til sit navn. Efter en flertrins udvælgelsesproces har det internationale standardiseringsorgan, IEC, valgt HARTING T1 Industrial som fremtiden for Single Pair Ethernet-pasflade til industrielle applikationer. Vi lykønsker vores helt og vil fortsat arbejde på at sikre, at den forbliver industristandarden i fremtiden.

Genialt! Tw1ster er nu standardiseret i henhold til IEC 63171-6

Udviklingen hen mod stadig mindre og mere effektive enheder i it-verdenen er velkendt. Denne tendens findes dog også i andre brancher. På trods af højere transmissionshastigheder og parallel transmission af effekt (ekstern strømforsyning) skal kabelføringskomponenterne være stadig mindre og lettere. Baseret på transmissionsstandarder i overensstemmelse med IEEE 802.3 er den nye Single Pair Ethernet-teknologi SPE netop blevet integreret i nye generationer af biler og erstatter CAN og andre bussystemer der. Betjeningselementer, kommunikations- og sikkerhedsfunktioner vil fungere ensartet på Ethernet i fremtiden. Dette er en grundlæggende forudsætning for netværksbaseret og senere også selvstændig kørsel.

What is Single Pair Ethernet

SPE gør det nu muligt at overføre data via Ethernet ved hjælp af kun to ledninger og samtidig strømforsyning til terminaler via PoDL - Power over Data Line. Indtil nu har det været nødvendigt med to dobbeltledninger til Fast Ethernet (100 MB) eller fire dobbeltledninger til Gigabit Ethernet for at opnå dette. Det ville også være rart at bruge disse fordele i industriel automatisering. SPE giver mulighed for barrierefri terminering af udstyr, sensorer/aktuatorteknologi og meget mere via  end-to-end IP-baseret kommunikation op på feltniveau. Ved at kunne integrere Ethernet-grænseflader på simple sensorer, kameraer, læse-/id-enheder eller lignende udstyr bliver det muligt at implementere integreret industri og IIoT.

HARTING T1 Industrial IP-konnektorer og enhedsstikdåser

SPE giver en afgørende fordel sammenlignet med bussystemer eller analoge effekt-/spændingsgrænseflader, som det stadig er muligt at finde på feltniveau i dag.  Dette gør feltniveauet  intelligent og forenkler parameterindstillingen, initialiseringen og programmeringen. Opsætning, drift og vedligeholdelse af udstyr bliver mere effektivt og omkostningseffektivt. SPE i maskiner, robotteknologi og i jernbaneteknologi er også med til at spare vægt og plads. Den komplette ledningsføring er enklere og også betydeligt hurtigere at samle.

Ensartet kompatibilitet mellem enheder, kabler og konnektorer

Forudsætningen for storstilet brug og vellykket markedsføring af SPE-teknologien er ensartet kompatibilitet mellem enheder, kabler og konnektorer. Dette sikres af den internationale standardisering (ISO/IEC og IEEE 802.3).  I begyndelsen af 2018 var der en udvælgelsesproces afholdt internationalt af ISO/IEC for kabelføring og udvælgelse af en standardiseret SPE-pasflade, hvor mere end 20 internationale ekspertudvalg deltog. To stikflader dukkede op fra denne udvælgelsesproces som det foretrukne valg:

Med SPE og en miniaturiseret grænseflade åbner HARTING for helt nye muligheder inden for automatisering
  • For kabelføring i bygninger er pasfladen i henhold til IEC 63171-1: Denne pasflade er baseret på forslaget fra virksomheden CommScope og er kendt under synonym variant 1 (LC-type) til M1I1C1E1-miljøer
  • Pasfladen i henhold til IEC 63171-6 (tidligere IEC 61076-3-125) til industrielle og industrirelaterede applikationer: Denne pasflade er baseret på HARTINGs forslag og er specielt designet til brug i M2I2C2E2- og M3I3C3E3-miljøer. Dette SPE-konnektordesign  kan opnå 1 Gbit/s for kortere afstande og 10 MBit/sek. for længere afstande. Den har pasflader, der er stikhus-kompatible med hinanden.

MICE (mekanisk, indtrængen, klimatisk, elektromagnetisk) beskriver miljøforhold for samlinger. Det giver således planlæggere og brugere værdifulde oplysninger om specifikationerne for teknisk udstyr og kabelføring/ledningsføring. Som en del af dette beskrives de væsentlige krav til mekanisk robusthed (M), IPxx-grad (I), kemisk og klimatisk modstand (C) og elektromagnetisk sikkerhed (E).  M1I1C1E1  beskriver et miljø, der findes i en kontorbygning, og M3I3C3E3 beskriver et meget ekstremt (udendørs eller industrielt) miljø.

For HARTING er SPE et teknologisk emne og udgangspunktet for mange nye produktudviklinger

For brugeren er SPE imidlertid ikke kun en mulighed, men også en udfordring. Er denne nye teknologi lige så sikker som den eksisterende løsning? Kan SPE også anvendes i procesautomatisering med ledningslængder på 1000 m? Hvor meget effekt kan slutenheden bruge? Hvornår vil SPE-konnektorer og -kabler være tilgængelige, og vil de være tilstrækkeligt standardiserede? HARTING tager disse spørgsmål meget alvorligt og har besluttet at besvare dem som en del af et teknologipartnerskab.

Single Pair Ethernet Industrial Partner Network, der er medstiftet af HARTING, er en sammenslutning af globale teknologiledere. Netværket har sat sig som mål at fremme SPE som en teknologi til det hurtigt voksende IIoT-marked.

Programmet WIPANO ("Viden- og teknologioverførsel gennem patenter og standarder") er et initiativ fra Forbundsministeriet for Økonomi og Energi, som bidrager til at opnå dette. HARTING, Reutlingen Universitet og LEONI arbejder sammen i det fælles NG200-projekt om presserende SPE-spørgsmål og integrerer samtidig deres resultater i den internationale standardiseringsproces. For nylig er der med IEC 61076-6 taget et vigtigt skridt i retning af at specificere vægt- og pladsbesparende kabelføring til en industrikompatibel Single Pair-pasflade.

Der arbejdes fortsat i  IEC 61156-xx på SPE-kablerne og i ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 og i IEC SC 65/JWG 10 på de tilhørende kabelføringsstandarder ISO/IEC 11801 og IEC 61918 med samlingsretningslinjer og grænseværdier for SPE. I et yderligere skridt inden for det fælles projekt vil spørgsmålet om, hvor de tekniske grænser for SPE-kommunikationskanalerne ligger, blive behandlet. Fra og med 2019 vil brugere af SPE ikke kun have adgang til produkter, men også til gyldige standarder og retningslinjer for samling og afprøvning af komponenter. HARTINGs teknologipartnerskab støtter kunderne, når de implementerer SPE, og giver derfor reelle konkurrencefordele.  HARTING forbereder et omfattende udvalg af produkter til branchen baseret på denne pasflade.

Se den tekniske artikel om  T1 Industrial® her.

Single Pair Ethernet - FAQ

Hvad er single pair Ethernet?

Single Pair Ethernet (SPE) sikrer for første gang den omkostningseffektive brug af Ethernet i alle aspekter af industriel automatisering. Single Pair Ethernet bruger ét par ledninger til at overføre data med hastigheder på op til 1 Gbit/s. Dette gør SPE velegnet til industrielle applikationer i tidsalderen for industri 4.0 og IIoT. Denne gratis e-bog med titlen Single Pair Ethernet giver detaljerede oplysninger om single pair-Ethernet.

Hvad er fordelene ved single pair Ethernet i forhold til konventionelt Ethernet?

Konventionelt Ethernet kræver to eller fire par ledninger. Til sammenligning har SPE kun ét par. Dette hjælper med at reducere omkostninger og vægt, og takket være sin mindre størrelse, giver det adgang til nye enheder og det deraf følgende industrielle feltniveau. SPE udgør derfor grundlaget for IIoT.

Hvilke standarder for single pair Ethernet-konnektorer har været fremherskende?

I 2018 afholdt ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 og TIA 42-udvalgene en international udvælgelsesproces for at etablere standardiserede SPE-grænseflader. To pasflader dukkede op som det foretrukne valg blandt de over 20 udvalg:

  • til kabelføring til bygninger (M1I1C1E1), stikfladen i henhold til IEC 63171-1: CommScope;
  • til industrielle og industrirelaterede applikationer (M2I2C2E2 og M3I3C3E3), pasfladen i henhold til IEC 63171-6 (tidligere IEC 61076-3-125): HARTING T1 Industrial®.

Som sådan er der en betydelig global enighed om SPE-grænsefladerne.

Kan effekt også overføres via single pair Ethernet?

Effekttransmissionen er også blevet standardiseret i forhold til de nye SPE-transmissionsstandarder. PoDL Power over Data Line er det udtryk, der anvendes til at beskrive en effektiv strømforsyning på op til 50 W.

Hvilken datahastighed kan overføres via single pair Ethernet?

Ethernet-teknologien, der er baseret på IEEE 802.3bp 1000BASE-T1, er allerede tilgængelig i dag og leverer en transmissionshastighed på 1 Gbit/s over kun ét par kobberledninger. IEEE arbejder i øjeblikket på endnu en standard for endnu højere datahastigheder op til 10 Gbit/s (IEEE 802.3ch), som er påkrævet for sensorer med høj opløsning og videotransmissioner. Desuden er en standard til kun 10 Mbit/s (IEEE 802.3cg) under udvikling. Denne standard muliggør transmissionsafstande på op til 1.000 meter og kan derfor erstatte næsten alle Fieldbus-typer.

Hvad er oprindelsen til single pair Ethernet-teknologien?

Udviklingen af SPE begyndte med BroadR-Reach Standarden, der blev udviklet af Broadcom Corporation. Efter at bilindustrien, som havde brug for en erstatning for CAN-bussen, identificerede denne nye TCP/IP-baserede transmissionsmetode, offentliggjorde IEEE 802.3-arbejdsgruppen den første SPE-standard som standard 100BASE-T1 i IEEE 802.3bw-2015 klausul 96. SPE er ved at blive tilpasset industriens krav.

Tilbyder single pair Ethernet fordele til automatisering?

Med universelt standardiseret SPE-infrastruktur er det for første gang muligt at bruge Ethernet på feltniveau fra skyen til sensor-aktuatornetværkene. Dette forhindrer afbrydelser i databehandlingen og skaber et samlet grundlag for kommunikation. Det har gjort IIoT muligt.

Hvilke standarder findes der for single pair Ethernet-konnektorer?

Følgende standardiseringsprojekter for SPE-konnektorer er under udarbejdelse:

  • IEC 63171 - Grundlæggende standard med alle de nødvendige specifikationer og afprøvningssekvenser (CD under forberedelse)
  • IEC 63171-1 - SPE-konnektorer fra CommScope baseret på LC-aflåsning til M1I1C1E1-applikationer (CDV tilgængelig)
  • IEC 63171-2 – SPE-konnektorer fra Reichle & De-Massari til M1I1C1E1-applikationer (CD tilgængelig)
  • IEC 63171-3 - SPE-konnektorer  fra virksomheden Siemon baseret på et par velkendte Tera-konnektorer til M1I1C1E1-applikationer (NP tilgængelig)
  • IEC 63171-4 - SPE-konnektorer fra BKS til M1I1C1E1-applikationer (NP tilgængelig)
  • IEC 63171-5 - SPE-konnektorer fra virksomheden Phoenix Contact baseret på IEC 63171-2-stikfladen til M2I2C2E2- og M3I3C3E3-applikationer (CD tilgængelig)
  • IEC 63171-6 (tidligere IEC 61076-3-125) - SPE-konnektorer fra virksomhederne HARTING og TE Connectivity til M2I2C2E2- og M3I3C3E3-applikationer (CDV tilgængelig, FDIS under forberedelse og endelig offentliggørelse 2019)

Hvad er fordelene ved single pair Ethernet i automatisering?

I automatisering gør SPE det muligt at forbinde feltniveauer ved hjælp af Gbit/s Ethernet. Dette gør forstyrrelser i databehandlingen til noget, der hører fortiden til, og med TSN har hver sensor realtidskapacitet.

Hvad er fordelene ved SPE i jernbaneløsninger?

Hver 100 meter SPE-kabel vejer ca. 1,6 kg mindre end et standard Ethernet-kabel. Med denne vægtreduktion kan en togoperatør spare omkring 14.000 EUR i driftsomkostninger.

Tilbyder single pair Ethernet fordele inden for robotteknologi?

Med kun ét par ledninger er SPE-kabler meget tyndere, hvilket gør dem mere fleksible end standard Ethernet-kabler. Jo tyndere kablet er, jo mere er det i stand til at modstå bøjnings- og vridningscyklusser. Resultatet er en længere levetid og omkostningsbesparelser. SPE er derfor den ideelle kabelføring til fremtidig robotteknologiske applikationer.

Kan single pair Ethernet overføres via eksisterende netværkskabler?

Dette er kendt som kabeldeling og omfatter transmission af SPE via fire par-Ethernet-kabel. Selv om det er teoretisk muligt, men ikke praktisk. Transmissionslængderne for 1 Gbit SPE er i øjeblikket begrænset til 40 meter. For at sikre en sikker transmission skal kablet opfylde kat. 7-standarden. Dette er sjældent tilfældet. SPE bør ses som en praktisk tilføjelse til Ethernet-standarden og som en erstatning for Field-busser.

Hvilken type applikationer kan single pair Ethernet bruges til?

Takket være meget små enhedsstikdåser er SPE den ideelle teknologi til moderne kamerasensorer i industrielle applikationer. De har brug for høje datahastigheder via en lille og kompakt grænseflade. Vores HARTING T1 Industrial opfylder disse krav i overensstemmelse med IEC 63171-6.

Hvad er SPE Industrial Partner Network?

SPE Industrial Partner Network er det første kontaktpunkt for brugere, der ønsker at konfigurere SPE-netværk eller -enheder. Alle medlemsvirksomheder ser Single Pair Ethernet som grundlaget for hurtig og bæredygtig vækst i Industrial Internet of Things (IIoT). Partnernetværket driver sit eget websted omkring Single Pair Ethernet med yderligere oplysninger.

Industrial Ethernet