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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 interfaz 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 cara 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 cables dobles y Gigabit Ethernet requería cuatro cables dobles 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 la 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 uniforme de dispositivos, cables y conectores

El requisito previo para el uso a gran escala y la comercialización satisfactoria de la tecnología SPE consiste en la compatibilidad uniforme de dispositivos, cables y conectores. 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 interfaz de acoplamiento SPE normalizada, en el que participaron más de 20 comités de expertos internacionales. Dos interfaces de conectores emergieron de este proceso de selección como las opciones preferentes:

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 con clavijas compatibles entre sí.

MICE (mecánicas, introducción, climáticas, electromagnéticas) 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 61076-6, 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 acabo 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.

Ethernet de un solo par - Preguntas más frecuentes

¿Qué es Ethernet de un solo par?

Ethernet de un solo par (SPE) garantiza por primera vez el uso rentable de Ethernet en todos los aspectos de la automatización industrial. La red Ethernet de un solo par utiliza un par de cables para transmitir datos a velocidades de hasta 1 GBit/s. Esto convierte a SPE en la alternativa ideal para aplicaciones industriales en la era de Industria 4.0 e IIoT. Este eBook gratuito con el título Ethernet de un solo par ofrece información detallada sobre esta tecnología.

¿Cuáles son las ventajas de Ethernet de un solo par con respecto a Ethernet convencional?

Ethernet convencional requiere dos o cuatro pares de cables. En comparación, SPE solo tiene un par. Esto ayuda a reducir los costes y el peso y, gracias a su tamaño más reducido, permite acceder a nuevos dispositivos y al nivel de campo industrial resultante. En consecuencia, SPE constituye la base para IIoT

¿Qué normas han prevalecido para los conectores Ethernet de un solo par?

En 2018 los comités de ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 y TIA 42 celebraron un proceso de selección internacional para establecer interfaces SPE normalizadas. Dos interfaces de acoplamiento emergieron como las opciones preferentes de los más de 20 comités:

  • para cableado de edificios (M1I1C1E1), la interfaz de conector que cumple la norma IEC 63171-1: CommScope;
  • para aplicaciones industriales y relacionadas con la industria (M2I2C2E2 y M3I3C3E3), la interfaz de acoplamiento que cumple la norma IEC 63171-6 (anteriormente IEC 61076-3-125): HARTING T1 Industrial®.

Por lo tanto, existe un importante consenso global sobre las interfaces SPE.

¿Puede transmitirse también potencia a través de Ethernet de un solo par?

La transmisión de potencia también se ha normalizado para las nuevas normas de transmisión SPE. Potencia a través de la línea de datos (PoDL) es el término que se utiliza para describir el suministro de potencia de hasta 50 W.

¿Qué velocidad de transmisión de datos puede transmitirse a través de Ethernet de un solo par?

La tecnología Ethernet basada en IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 ya está disponible actualmente, y proporciona una velocidad de transmisión de 1 Gbit/s a través de un solo par de hilos de cobre. IEEE trabaja actualmente en una norma adicional para conseguir velocidades de transmisión más altas hasta 10 Gbit/s (IEEE 802.3ch), que son necesarias para sensores de alta resolución y transmisiones de vídeo. Asimismo, el desarrollo de una norma exclusiva para 10 Mbit/s (IEEE 802.3cg) está en curso. Esta norma permite obtener distancias de hasta 1.000 metros y, en consecuencia, permite sustituir prácticamente todos los tipos de bus de datos.

¿Cuál es el origen de la tecnología Ethernet de un solo par?

El desarrollo de SPE comenzó con la Norma BroadR-Reach que fue desarrollada por Broadcom Corporation. Cuando la industria automovilística, que necesitaba sustituir el bus CAN, identificó este nuevo método de transmisión basado en TCP/IP, el grupo de trabajo IEEE 802.3 publicó la primera norma SPE como la norma 100BASE-T1 en IEEE 802.3bw-2015 cláusula 96. En la actualidad, se está adaptando SPE a los requisitos de la industria.

¿Ofrece Ethernet de un solo par ventajas para automatización?

Con la infraestructura SPE normalizada universalmente, por primera vez resulta viable utilizar Ethernet en el nivel de campo desde la nube hasta las redes de sensores-actuadores. Esto evita perturbaciones en el tratamiento de datos y establece una base unificada para la comunicación. Además, ha permitido la viabilidad de IIoT.

¿Qué normas existen para los conectores Ethernet de un solo par?

En la actualidad se están preparando los siguientes proyectos de normalización para conectores SPE:

  • IEC 63171: norma básica con todas las especificaciones y secuencias de pruebas necesarias (CD en preparación)
  • IEC 63171-1: conectores SPE de CommScope basados en el enclavamiento LC para aplicaciones M1I1C1E1 (CDV disponible)
  • IEC 63171-2: conectores SPE de Reichle & De-Massari para aplicaciones M1I1C1E1 (CD disponible)
  • IEC 63171-3: conectores SPE de la empresa Siemon basados en un par de los conocidos conectores Tera para aplicaciones M1I1C1E1 (NP disponible)
  • IEC 63171-4: conectores SPE de BKS para aplicaciones M1I1C1E1 (NP disponible)
  • IEC 63171-5: conectores SPE de la empresa Phoenix Contact basados en la cara de conector IEC 63171-2 para aplicaciones M2I2C2E2 y M3I3C3E3 (CD disponible)
  • IEC 63171-6 (anteriormente IEC 61076-3-125): conectores SPE de las empresas HARTING y TE Connectivity para aplicaciones M2I2C2E2 y M3I3C3E3 (CDV disponible, FDIS en preparación y publicación final en 2019)

¿Cuáles son las ventajas de Ethernet de un solo par en automatización?

En automatización, SPE permite conectar niveles de campo mediante el uso de Gbit/s Ethernet. Esto elimina completamente las perturbaciones en el tratamiento de los datos y, con TSN, cada sensor dispone de la capacidad de funcionar en tiempo real.

¿Cuáles son las ventajas de SPE en soluciones ferroviarias?

Cada 100 metros de cable SPE pesa aproximadamente 1,6 kg menos que el cable Ethernet estándar. Gracias a esta reducción de peso, un operador ferroviario puede ahorrarse hasta 14.000 euros en costes operativos.

¿Ofrece Ethernet de un solo par ventajas en robótica?

Con solo un par de hilos, los cables SPE son considerablemente más delgados y, por lo tanto, más flexibles, que el cable Ethernet estándar. Cuando más delgado es el cable, mayor resistencia ofrece a los ciclos de plegado y torsión. El resultado de estas características es una vida útil más prolongada y ahorros de costes. En consecuencia, SPE es el cable ideal para las futuras aplicaciones robóticas.

¿Puede transmitirse Ethernet de un solo par a través de los cables de red existentes?

Esto se conoce como "cableado compartido" e implica la transmisión de SPE a través de cable Ethernet de cuatro pares. Aunque es teóricamente posible, no resulta práctico. Las longitudes para SPE de 1 GBit están limitadas a 40 metros actualmente. Para garantizar la seguridad de la transmisión, el cable debería cumplir la norma Cat. 7, algo muy inusual. SPE debe contemplarse como una incorporación práctica a la norma Ethernet y como un sustituto de los buses de campo.

¿En qué clases de aplicaciones puede emplearse Ethernet de un solo par?

Gracias a los receptáculos extremadamente compactos, SPE representa la tecnología ideal para sensores con cámara actuales en las aplicaciones industriales. Estos sensores necesitan velocidades de transmisión de datos altas a través de una interfaz pequeña y compacta. Nuestro HARTING T1 Industrial cumple estos requisitos de acuerdo con IEC 63171-6.

¿Qué es la Red de socios industriales SPE?

La Red de socios industriales SPE representa el primer punto de contacto para los usuarios que deseen configurar redes o dispositivos SPE. Todas las empresas asociadas consideran Ethernet de un solo par como la base para el crecimiento rápido y sostenible de Internet de las cosas industrial (IIoT). La red de socios gestiona su propio sitio web sobre Ethernet de un solo par con información adicional.