Termékek és megoldások
Egyérpáros Ethernet – HARTING T1 Industrial
A T1 csatlakozás könnyűvé és megfizethetővé teszi az Ethernetet, amely a felhőtől a legkisebb érzékelőig használható
Egy pár vezeték elegendő – Twisteljünk!
A kis óriásunk, a Tw1ster az adatokat és az energiát egy érpáron juttatja el a korábban megközelíthetetlen helyekre, és ezzel kihívás elé állítja a meglevő buszrendszereket. A HARTING a kutatás, az ipar és a szabványosítás szövetségére támaszkodik az Egyérpáros Ethernet esetén. A szövetség részeként a nemzetközi szabványügyi bizottságok egy többlépcsős kiválasztási folyamat keretében döntöttek a HARTING Technology Group SPE illesztési felülete javára. Mindez tervezési biztonságot is jelent az új készülékek vagy az érzékelő-/beavatkozó technológia tervezőinek, lehetővé téve számukra az SPE megvalósításának aktív megkezdését az adott készülék-technológiában.
A Tw1ster nem csupán szuperhősnek tűnik az egyérpáron zajló Ethernet átvitellel, hanem a nevéhez kötődik az IEC 63171-6 (korábban IEC 61076-3-125) ipari szabvány is. A több szakaszból álló kiválasztási folyamat után a nemzetközi szabványügyi testület, az IEC a jövőbeli ipari alkalmazások Egyérpáros Ethernet illesztési felületeként a HARTING T1 Industrial mellett tette le a szavazatát. Gratulálunk a hősünknek, és tovább folytatjuk a munkát, hogy a jövőben is ez maradjon az ipari szabvány.
Mi az Egyépáros Ethernet?
SPE EKÖNYV ÉS VIDEÓK
- Ingyenes e-könyv: Útmutató az egypáros Ethernethez
- IIoT és Ipar 4.0 alkalmazási példák
- Reflektorfényben a megatrend, az Egyérpáros Ethernet
- További videók a szabványokról és a technológiáról
Az egyre kisebb és hatékonyabb eszközök fejlesztése jól ismert folyamat az IT világában. De ez a trend most már más üzletágakban is megjelent. Az egyre nagyobb átviteli sebesség és az energia párhuzamos továbbítása (távoli tápellátás) ellenére a kábelezés elemei egyre kisebbé és könnyebbé váltak. Az IEEE 802.3 szerinti átviteli szabványok alapján az új Egyérpáros SPE Ethernet technológiát csak mostanában építik be az autók új generációiba, és kezdi felváltani az ottani CAN és egyéb buszrendszereket. A jövőben a vezérlés, a kommunikáció és a biztonsági funkciók egységesen Etherneten futnak majd. Ez alapfeltétele a hálózatba kapcsolt, majd később önvezető autóknak.
Az SPE mostantól lehetővé teszi az adatátvitelt Etherneten keresztül, mindössze két vezetékkel, és a terminálok egyidejű tápellátását a PoDL technologián keresztül – Power over Data Line (adatkábelen való tápellátás). Egészen mostanáig ehhez a Fast Ethernet (100 MB) esetében két vezetékpár, a Gigabit Ethernet esetében pedig négy vezetékpár kellett. Jó lenne kihasználni ezeket az előnyöket az ipari automatizálás területén is. Az SPE lehetővé teszi berendezések, érzékelő-/beavatkozótechnológia és még sok más akadálymentes csatlakoztatását végpontok közötti IP-alapú kommunikáción keresztül egészen a terepi szintig. Azáltal, hogy az Ethernet interfészek egyszerű érzékelőkbe, kamerákba, olvasó/azonosító eszközökbe vagy hasonló berendezésekbe integrálhatók, lehetővé válik az integrált ipar és az IIoT megvalósítása.
Az SPE számos komoly előnnyel rendelkezik a buszrendszerekkel vagy az analóg áram/feszültség interfészekkel szemben, amely még mindig megtalálható a terepi szinten. Ez teszi a terepi szintet okossá, illetve leegyszerűsíti a paraméterek beállítását, a telepítést és a programozást. A berendezések beállítása, működtetése és karbantartása sokkal hatékonyabbá, valamint költséghatékonyabbá válik. Az SPE a gépekben, a robotokban és a vasúttechnológiában segít súlycsökkenést és helymegtakarítást elérni. A kábelezés egyszerűbb, és a telepítés is sokkal gyorsabb.
A készülékek, kábelek és csatlakozók folyamatos kompatibilitása
Az SPE technológia sikeres marketingjének és széles körű használatának előfeltétele a berendezések, kábelek és csatlakozók folyamatos kompatibilitása. Mindezt a nemzetközi szabványosítás garantálja (ISO/IEC és IEEE 802.3). 2018 elején az ISO/IEC által tartott nemzetközi kiválasztási folyamat keretében 20 nemzetközi szakértői bizottság részvételével választották ki a kábelezést és a szabványos SPE illesztési felületet. A kiválasztási folyamat során két csatlakozó felület emelkedett ki:
- Épületkábelezés esetén az illesztési felület az IEC 63171-1 szabvány szerinti: ez az illesztési felület a CommScope vállalat javaslatán alapszik, és az M1I1C1E1 környezetek 1. változata (LC stílus) néven ismert
- Az IEC 63171-6 (korábban IEC 61076-3-125) szabvány szerinti illesztési felület az ipari és ipari vonatkozású alkalmazások számára: ez az illesztési felület a HARTING javaslatán alapszik, és kimondottan arra tervezték, hogy M2I2C2E2 és M3I3C3E3 környezetekben használják. Ez az SPE csatlakozókialakítás rövidebb távolságok esetén 1 GBit/s, hosszabbak esetén pedig 10 MBit/s adatátviteli sebességre képes. Olyan kompatibilis illesztési felületekkel rendelkezik, amelyek egymásba dugaszolhatók.
MICE (mechanical, ingress, climatic, electromagnetic) határozza meg a telepítés környezeti feltételeit. Ez pedig értékes információval szolgál a tervezők és a felhasználók számára a műszaki berendezés és a kábelezés/vezetékezés műszaki adataival kapcsolatban. Ennek részeként leírja a mechanikai robusztussággal (M), az IPxx védettségi besorolással (I), a vegyi és éghajlati hatásokkal szembeni ellenállással (C) és az elektromágneses biztonsággal (E) kapcsolatos követelményeket. Az M1I1C1E1 meghatározza az irodaépületre jellemző környezetet, az M3I3C3E3 pedig a rendkívül szélsőséges (szabadtéri vagy ipari) környezetet írja le.
A HARTING számára az SPE technológiai téma, és számos új termékfejlesztés kiindulópontja
Ugyanakkor a felhasználók számára az SPE nem csak egy lehetőség, hanem egyben kihívás is. Ez az új technológia van annyira biztonságos, mint a már létező megoldások? Használható az SPE a folyamatautomatizálásban egy 1000 m hosszú gyártósor esetén? Mennyi energiát használhat a végberendezés? Mikor lesznek az SPE csatlakozók és kábelek beszerezhetők, és lesznek-e megfelelő módon szabványosítva? A HARTING rendkívül komolyan veszi ezeket a kérdéseket, és úgy döntött, hogy a technológiai partnerség részeként válaszol rájuk.
Az Egyérpáros Ethernet Ipari Partnerhálózatot a HARTING a világszintű technológiai vezetőkkel közösen alapította. A hálózat célul tűzte ki az SPE fejlesztését a gyorsan fejlődő IIoT piac technológiájaként.
A WIPANO program („a tudás és technológia átadása szabványokon és szabadalmakon keresztül”) a Szövetségi Gazdasági és Energiaügyi Minisztérium kezdeményezése, amely segítséget nyújt ehhez. A HARTING, a Reutlingeni Egyetem és a LEONI együttműködnek az égető SPE kérdésekkel kapcsolatos közös NG200 projektben, ugyanakkor felhasználják eredményeiket a nemzetközi szabványosítási folyamatban. Az IEC 61076-6 szabvánnyal egy fontos lépés történt az iparkompatibilis egyérpáros illesztési felületek súly- és helytakarékosságának meghatározása felé.
Az IEC 61156-xx keretében folytatták az SPE kábelekkel, az ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 és az IEC SC 65/JWG 10 keretében pedig a vonatkozó ISO/IEC 11801 és IEC 61918 kábelezési szabvánnyal kapcsolatos munkát, mely során meghatározták az SPE telepítési irányelveit és vonatkozó határértékeit. A közös projekt következő lépéseként az SPE kommunikációs csatorna korlátainak a kérdését is vizsgálják. 2019-től az SPE felhasználói nem csupán a termékekhez férhetnek hozzá, hanem az alkatrészek telepítési és tesztelési útmutatóihoz és az érvényes szabványaihoz is. A HARTING technológiai partnersége támogatja az ügyfeleket az SPE megvalósításában, és ezáltal valós versenyelőnyt biztosít. Az illesztési felület alapján a HARTING átfogó terméksorozatot készít elő az iparágnak.
Tekintse meg a T1 Industrial® műszaki leírását tartalmazó cikket itt.
Egyérpáros Ethernet – GYIK
Mi az az Egyérpáros Ethernet?
Az Egyérpáros Ethernet (SPE) első alkalommal teszi lehetővé az Ethernet költséghatékony használatát az ipari automatizálás bármely területén. Az Egyérpáros Ethernet egyetlen vezetékpárt használ az adatok max. 1 Gbit/s adatátviteli sebességű továbbítására. Így az SPE ideális az Ipar 4.0 és az IIoT korának ipari alkalmazásai számára. Ez az Egyérpáros Ethernet címet viselő, ingyenes eBook részletes információval szolgál az Eegyérpáros Ethernetről.
Melyek az Egyérpáros Ethernet előnyei a hagyományos Ethernettel szemben?
A hagyományos Ethernethez két vagy négy vezetékpár szükséges. Ezzel szemben az SPE csak egy érpárat igényel. Mindez elősegíti a költségek és a súly csökkentését, valamint a kisebb méretének köszönhetően lehetővé teszi a hozzáférést az új eszközökhöz és az ebből eredő ipari terepi szinthez. Tehát az SPE adja az IIoT alapjait.
Milyen szabványok vonatkoznak az Egyérpáros Ethernet csatlakozóira?
2018-ban az ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 és a TIA 42 bizottságok egy nemzetközi kiválasztási folyamat keretében határozták meg a szabványos SPE interfészeket. A több mint 20 bizottság két illesztési felületet választott ki:
- épületkábelezés (M1I1C1E1) esetén az IEC 63171-1 előírásainak megfelelő illesztési felület: CommScope;
- ipari és ipari vonatkozású alkalmazások (M2I2C2E2 és M3I3C3E3) esetén az IEC 63171-6 (korábban IEC 61076-3-125) előírásainak megfelelő illesztési felület: HARTING T1 Industrial®.
Tehát ezzel jelentős világszintű megegyezés született az SPE interfészekkel kapcsolatban.
Tápellátás is továbbítható az Egyérpáros Etherneten?
Az új SPE átviteli szabványok keretében szabványosították a tápellátást is. A PoDL – Power over Data Line (adatkábelen való tápellátás) fogalmat használják a hatékony, legfeljebb 50 W tápellátás megnevezésére.
Milyen adatsebesség érhető el az Egyérpáros Etherneten keresztül?
Az IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 alapú Ethernet technológia már manapság is rendelkezésre áll, és egy réz vezetékpáron 1 Gbit/s adatátviteli sebességre képes. Az IEEE jelenleg azon fáradozik, hogy lehetővé tegye a még gyorsabb, max. 10 Gbit/s (IEEE 802.3ch) adatátviteli sebességet, amely a nagy felbontású érzékelők és a videoátvitel esetén szükséges. A szabványt eddig csak 10 Mbit/s (IEEE 802.3cg) sebességre dolgozták ki. Ez a szabvány lehetővé teszi az átvitelt akár 1000 m távolságra is, így felválthatja szinte az összes típusú terepi buszt.
Honnan származik az Egyérpáros Ethernet technológia?
Az SPE fejlesztése a Broadcom Corporation által kifejlesztett BroadR-Reach szabvánnyal kezdődött. Miután az autóipar fel szerette volna váltani a CAN buszt, meghatározta ezt az új, TCP/IP-alapú átviteli eljárást, az IEEE 802.3 munkacsoportjai az IEEE 802.3bw-2015 96. bekezdésben szabványos 100BASE T1 eljárásként létrehozták az első SPE szabványt. Jelenleg zajlik az SPE hozzáigazítása az ipar követelményeihez.
Jelent valamilyen előnyt az Egyérpáros Ethernet az automatizálás számára?
Az általánosan szabványosított SPE infrastruktúrával most először lehet az Ethernetet terepi szinten, a felhőtől kezdve az érzékelő-beavatkozó hálózatokig használni. Ez megakadályozza az adatfeldolgozás megszakadását, és egységes alapot teremt a kommunikációhoz. Továbbá lehetővé tette az IIoT-t.
Milyen szabványok vonatkoznak az Egyérpáros Ethernet csatlakozókra?
Az SPE csatlakozók esetében a következő szabványosítási projektek zajlanak:
- IEC 63171 – Alapszabvány, amely tartalmazza az összes szükséges specifikációt és tesztsort (CD előkészítés alatt)
- IEC 63171-1 – A CommScope SPE csatlakozói az M1I1C1E1 alkalmazások LC reteszelésén alapulnak (CDV rendelkezésre áll)
- IEC 63171-2 – A Reichle & De Massari SPE csatlakozói M1I1C1E1 alkalmazásokhoz (CD rendelkezésre áll)
- IEC 63171-3 – A Siemon cég SPE csatlakozói az M1I1C1E1 alkalmazások jól ismert Tera csatlakozóinak egy párján alapulnak (NP rendelkezésre áll)
- IEC 63171-4 – A BKS SPE-csatlakozói M1I1C1E1-alkalmazásokhoz (NP rendelkezésre áll)
- IEC 63171-5 – A Phoenix Contact cég SPE csatlakozói M2I2C2E2 és M3I3C3E3-alkalmazásokhoz az IEC 63171-2 csatlakozófelületen alapulnak (CD rendelkezésre áll)
- IEC 63171-6 (korábban IEC 61076-3-125) – a HARTING és a TE Connectivity cégek SPE csatlakozói az M2I2C2E2 és M3I3C3E3 alkalmazásokhoz (CDV rendelkezésre áll, FDIS előkészületben és a végső publikálás 2019-ben)
Melyek az Egyérpáros Ethernet előnyei az automatizálásban?
Az automatizálásban az SPE lehetővé teszi a terepi szintek csatlakoztatását Gbit/s Ethernettel. Ennek eredményeképpen az adatfeldolgozás megszakadása már a múlté, és a TSN használatával minden érzékelő valós idejűvé válik.
Melyek az Egyérpáros Ethernet előnyei a vasúti megoldásokban?
100 m SPE kábel jó 1,6 kg-mal könnyebb, mint a szabványos Ethernet kábel. A súlycsökkenésnek köszönhetően a vasút üzemeltetője megközelítőleg 14 000 euró üzemeltetési költséget takaríthat meg.
Jelent valamilyen előnyt az Egyérpáros Ethernet a robotika számára?
Az egy vezetékpárral az SPE kábelek sokkal vékonyabbak, és így rugalmasabbak a szabványos Ethernet kábelnél. Minél vékonyabb egy kábel, annál jobban ellenáll a hajlításnak és a csavarodásnak. Az eredmény pedig hosszabb élettartam és költségmegtakarítás. Éppen ezért az SPE ideális a jövő robotikai alkalmazásainak kábelezésére.
Az Egyérpáros Ethernet továbbítható a már meglévő hálózati kábeleken?
Ezt kábelmegosztásnak hívjuk, és lehetővé teszi az SPE továbbítást a négyérpáros Ethernet-kábelen. Tehát elméletben lehetséges, de nem praktikus. Jelenleg az 1 Gbit-es SPE átviteli távolsága 40 m. A biztonságos átvitel érdekében a kábelnek meg kell felelnie a Cat. 7 szabvány követelményeinek. Ez pedig ritkán fordul elő. Az SPE úgy tekinthető, mint az Ethernet szabvány praktikus kiegészítője, illetve a terepi buszok helyettesítője.
Milyen alkalmazásokban használható az Egyérpáros Ethernet?
A készülékek rendkívül kicsi aljzatainak köszönhetően az SPE az ideális technológia az ipari alkalmazások kameraérzékelőihez. Nagy adatáviteli sebességre van szükségük kicsi és kompakt interfészen keresztül. A HARTING T1 Industrial megfelel ezeknek a követelményeknek az IEC 63171-6 szabvány szerint.
Mi az az SPE Ipari Partnerhálózat?
Az SPE Ipari Partnerhálózat az első kapcsolatfelvételi pontja azoknak a felhasználóknak, akit SPE hálózatot vagy eszközöket szeretnének telepíteni. Az összes tagvállalat az ipari dolgok internetje (Industrial Internet of Things – IIoT) gyors és fenntartható növekedésének alapjaként tekint az Egyérpáros Ethernetre. A partnerhálózat működteti a saját weboldalát, amely további információval szolgál az Egyérpáros Ethernetről.
