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Single Pair Ethernet - HARTING T1 Industrial

La tecnologia di connessione T1 rende semplice e redditizio l'impiego di Ethernet, dalle applicazioni su cloud al più piccolo dei sensori

Una coppia di conduttori è sufficiente - twistato è meglio!

Tw1ster, il nostro piccolo gigante con tecnologia a doppino twistato, trasporta dati e alimentazione dove prima non era possibile, rivoluzionando il tradizionale sistema bus.  Per il doppino semplice Ethernet HARTING fa affidamento sulle sinergie che scaturiscono da ricerca, industria e standardizzazione. Nell'ambito di queste sinergie, i comitati internazionali per la standardizzazione hanno attuato un processo di selezione multistadio conclusosi a favore del connettore SPE di HARTING Technology Group. Questo garantisce sicurezza ai progettisti di nuove apparecchiature o sensori/attuatori, consentendo loro di dare inizio all'implementazione dello SPE nella tecnologia impiegata nei propri dispositivi.

Tw1ster non solo precorre i tempi futuri con la trasmissione Ethernet a doppino semplice, ma è stato anche omologato in conformità alla norma IEC 63171-6 (già IEC 61076-3-125). Infatti, dopo un processo di selezione multistadio, la commissione elettrotecnica internazionale (IEC) ha eletto HARTING T1 Industrial il connettore del futuro nel campo delle connessioni Ethernet a doppino semplice per le applicazioni industriali. Facciamo i complimenti al nostro eroe e continueremo a lavorare per garantire che rimanga lo standard industriale anche negli anni a venire.

Fantastico! Tw1ster adesso è omologato in conformità alla norma IEC 63171-6

La tendenza del settore IT a produrre dispositivi e apparecchiature sempre più piccole ed efficienti è oramai un dato di fatto e si sta espandendo anche in altri comparti commerciali. Nonostante velocità di trasferimento dati più elevate e la parallela trasmissione di alimentazione (alimentazione remota), i componenti di cablaggio devono diventare più piccoli e pesare di meno. La nuova tecnologia Ethernet a doppino semplice SPE, basata su standard di trasmissione conformi alla norma IEEE 802.3, viene attualmente adottata nelle nuove generazioni di automobili al posto del CAN e di altri sistemi bus. In futuro i controlli, le funzioni di comunicazione e quelle di sicurezza saranno gestite in maniera uniforme tramite Ethernet, un requisito fondamentale, ad esempio, per la guida in rete o autonoma.

What is Single Pair Ethernet

SPE consente oggi di trasmettere dati via Ethernet tramite una sola coppia di fili, fornendo al contempo l'alimentazione agli apparecchi terminali mediante PoDL, Power over Data Line. Sino ad oggi a questo scopo erano necessari due coppie di fili per fast Ethernet (100 MB) o quattro per Ethernet Gigabit. Adesso vogliamo sfruttare questi vantaggi anche nell'automazione industriale. Qui SPE consente di collegare senza barriere equipaggiamento, sensori/attuatori e molto altro ancora attraverso la comunicazione end-to-end su base IP fin sul campo. Integrando le interfacce Ethernet in semplici sensori, videocamere, dispositivi di lettura / identificazione e simili, diventa così possibile realizzare la Integrated Industry e IIoT.

Connettore HARTING T1 Industrial IP e presa femmina

SPE fornisce un vantaggio decisivo se confrontato con i sistemi bus o le interfacce corrente/tensione analogiche che ancora oggi si trovano nelle applicazioni sul campo. Questo rende "smart" il livello di tecnologia sul  campo e semplifica l'impostazione di parametri, l'inizializzazione e la programmazione. L'installazione, l'esercizio e la manutenzione delle apparecchiature diventano più efficienti e più economici. Applicato alle macchine, ai robot e all'industria ferroviaria, SPE consente un ulteriore guadagno in termini di spazio e peso. L'intero cablaggio risulta più semplice e sensibilmente più veloce da installare.

Compatibilità a 360 gradi di apparecchiature, cavi e connettori

La completa compatibilità di apparecchiature, cavi e connettori è il presupposto per l'utilizzo diffuso della tecnologia SPE e di conseguenza per il successo della sua commercializzazione. Questo viene garantito dalla standardizzazione internazionale (ISO/IEC e IEEE 802.3).  All'inizio del 2018 ha avuto luogo un processo di selezione, tramite ISO/IEC, per il cablaggio e la scelta delle tipologie di lato inserzione al quale hanno preso parte oltre 20 gruppi di esperti. Al termine della selezione, due sono state le tipologie di lato inserzione che si sono imposte:

Grazie alla tecnologia SPE e alle interfacce miniaturizzate, HARTING apre scenari completamente nuovi nel campo dell'automazione
  • per i cablaggi nell'edilizia il lato di inserzione conforme alla norma IEC 63171-1, basato sulla proposta di CommScope e noto con il sinonimo di variante 1 (tipologia LC) per ambienti M1I1C1E1
  • per le applicazioni industriali e quelle annesse all'industria il lato inserzione conforme alla norma IEC 61076-6 (già 61076-3-125), basato su una proposta di HARTING e progettato appositamente per l'utilizzo in condizioni ambientali fino alla classe M3I3C3E3 (tipologia industriale). Questa tipologia di connettore SPE è in grado di trasmettere sia a 1 Gbps sulle distanze brevi che a 10 Mbps sulle distanze lunghe e dispone di lati inserzione compatibili fra loro.

L'acronimo MICE (meccaniche, grado IP, climatiche, elettromagnetiche) descrive le condizioni ambientali per le installazioni e fornisce ai progettisti e agli utenti informazioni preziose sulle specifiche relative all'equipaggiamento tecnico e al cablaggio. Vengono descritti requisiti fondamentali quali la resistenza meccanica (M), il grado IPxx (I), la resistenza agli agenti chimici ed atmosferici (C) e la sicurezza elettromagnetica (E). In generale  M1I1C1E1  descrive un ambiente come quelli che si trovano negli edifici adibiti ad uffici, mentre M3I3C3E3 descrive un ambiente estremo, come ad es. nell'industria o in ambienti esterni.

Per HARTING SPE è una tecnologia di punta e il trampolino di lancio per lo sviluppo di numerosi nuovi prodotti

Per l'utente, tuttavia, SPE rappresenta non solo un'opportunità, ma anche una sfida. La nuova tecnologia è altrettanto sicura quanto la precedente? SPE può essere impiegata nell'automazione di processo, con cavi lunghi fino a 1000 m? Quanta potenza può assorbire l'apparecchio terminale? Quando saranno disponibili i connettori e i cavi SPE e saranno sufficientemente standardizzati? HARTING prende sul serio questi interrogativi e ha deciso di dar loro una risposta nell'ambito di una partnership tecnologica.

Il programma WIPANO ("Trasferimento di conoscenza e tecnologia tramite brevetti e norme") è un'iniziativa del Ministero Federale degli Affari Economici e dell'Energia è stato pensato come aiuto per raggiungere questo obiettivo. HARTING, l'università di Reutlingen e LEONI stanno lavorando, all'interno del progetto congiunto NG200, a questioni pressanti inerenti lo SPE, integrando al contempo i risultati nel processo di standardizzazione internazionale. Di recente, con la norma IEC 63171-6 è stato compiuto un passo importante verso la specifica di cablaggi a peso e ingombro ridotto per lati di inserzione a doppino semplice idonei all'industria.

Inoltre si continua a lavorare nella  IEC 61156-xx sui cavi SPE e nella ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 e IEC SC 65/JWG 10 sulle relative norme di cablaggio ISO/IEC 11801 e IEC 61918, con linee guida per l'installazione e valori soglia per la tecnologia SPE. In una fase successiva, sempre nell'ambito del progetto congiunto, si analizzerà la questione legata all'individuazione dei limiti tecnici dei canali di trasmissione SPE. A partire dal 2019 gli utenti SPE non solo avranno a disposizione i prodotti, ma anche norme e linee guida per installare e testare i componenti. La partnership tecnologica di HARTING sostiene i clienti nella realizzazione dello SPE e fornisce quindi effettivi vantaggi in termini di concorrenza. Sulla base di questa tipologia di lato di inserzione HARTING sta preparando una vasta gamma di prodotti per l'industria.

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Single Pair Ethernet - FAQ

Che cos'è Single Pair Ethernet?

Single Pair Ethernet (SPE) assicura per la prima volta l'uso economico di Ethernet in ogni aspetto dell'automazione industriale. Single Pair Ethernet utilizza una coppia di fili per trasmettere dati a velocità fino a 1GBit/s. Questo rende SPE ideale per le applicazioni industriali nell'era di Industry 4.0 e IIoT. Questo eBook gratuito fornisce informazioni dettagliate su Single Pair Ethernet.

Quali sono i vantaggi di Single Pair Ethernet rispetto all'Ethernet tradizionale?

Ethernet convenzionale richiede due o quattro coppie di fili. In confronto SPE ha solo una coppia. Questo aiuta a ridurre i costi e il peso, e grazie alle sue dimensioni ridotte, permette l'accesso a nuovi dispositivi e al conseguente livello di campo industriale. SPE costituisce quindi la base per l'IIoT

Quali standard hanno prevalso per i connettori Single Pair Ethernet?

Nel 2018 i comitati ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 e TIA 42 hanno tenuto un processo di selezione internazionale per stabilire interfacce SPE standardizzate. Due facce di accoppiamento sono emerse come la scelta preferita dagli oltre 20 comitati:

  • per il cablaggio degli edifici (M1I1C1E1), la faccia del connettore secondo IEC 63171-1: CommScope;
  • per le applicazioni industriali e industriali (M2I2C2E2 e M3I3C3E3), la faccia di accoppiamento secondo IEC 63171-6 (precedentemente IEC 61076-3-125): HARTING T1 Industrial®.

Come tale esiste un significativo consenso globale sulle interfacce SPE.

È possibile trasmettere potenza via Single Pair Ethernet?

Anche la trasmissione di potenza è stata standardizzata per i nuovi standard di SPE. Power over Data Line (PoDL) è il termine usato per descrivere un'alimentazione effettiva fino a 50 W.

A che velocità di dati si può trasmettere con Single Pair Ethernet?

La tecnologia Ethernet basata su IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 è già disponibile oggi e offre una velocità di trasmissione di 1 Gbit/s su una sola coppia di fili di rame. L'IEEE sta attualmente lavorando su un ulteriore standard per velocità di dati ancora più elevate fino a 10 Gbit/s (IEEE 802.3ch), che sono richieste per sensori ad alta risoluzione e trasmissioni video. Inoltre, si sta sviluppando uno standard per soli 10 Mbit/s (IEEE 802.3cg). Questo standard permette distanze di trasmissione fino a 1.000 metri e può quindi sostituire quasi tutti i tipi di bus di campo.

Da dove ha origine la tecnologia Single Pair Ethernet?

Lo sviluppo di SPE è iniziato con lo standard BroadR-Reach, sviluppato dalla Broadcom Corporation. Dopo che l'industria automobilistica, che aveva bisogno di un sostituto per il bus CAN, ha identificato questo nuovo metodo di trasmissione basato su TCP/IP, il gruppo di lavoro IEEE 802.3 ha rilasciato il primo standard SPE come standard 100BASE-T1 in IEEE 802.3bw-2015 clausola 96. SPE viene oggi adattato alle esigenze dell'industria.

Single Pair Ethernet offre vantaggi per l'automazione?

Con l'infrastruttura SPE universalmente standardizzata, per la prima volta è possibile utilizzare Ethernet a livello di campo dal cloud fino alle reti di sensori-attuatori. Questo evita interruzioni nell'elaborazione dei dati e crea una base unificata per la comunicazione. Ha reso possibile l'IIoT.

Quali sono gli standard per i connettori Single Pair Ethernet?

I seguenti progetti di standardizzazione per i connettori SPE sono attualmente in fase di elaborazione:

  • IEC 63171 – Standard di base con tutte le specifiche necessarie e le sequenze di test (CD in preparazione)
  • IEC 63171-1 – Connettori SPE di CommScope basati sull'incastro LC per applicazioni M1I1C1E1 (CDV disponibile)
  • IEC 63171-2 – Connettori SPE di Reichle & De-Massari per applicazioni M1I1C1E1 (CD disponibile)
  • IEC 63171-3 – Connettori SPE della società Siemon basati su una coppia di noti connettori Tera per applicazioni M1I1C1E1 (NP disponibile)
  • IEC 63171-4 – Connettori SPE di BKS per applicazioni M1I1C1E1 (NP disponibile)
  • IEC 63171-5 – Connettori SPE della società Phoenix Contact basati sulla faccia del connettore IEC 63171-2 per applicazioni M2I2C2E2 e M3I3C3E3 (CD disponibile)
  • IEC 63171-6 (precedentemente IEC 61076-3-125) – Connettori SPE delle società HARTING e TE Connectivity per applicazioni M2I2C2E2 e M3I3C3E3 (CDV disponibile, FDIS in preparazione e pubblicazione finale 2019)

Quali sono i vantaggi di Single Pair Ethernet nell'automazione?

Nell'automazione, SPE permette di collegare i livelli di campo usando Gbit/s Ethernet. Questo rende le interruzioni nell'elaborazione dei dati una cosa superata e con TSN ogni sensore ha una capacità in tempo reale.

Quali sono i vantaggi di SPE nelle soluzioni ferroviarie?

Ogni 100 metri di cavo SPE pesa circa 1,6 kg in meno del cavo Ethernet standard. Con questa riduzione di peso, un operatore ferroviario può risparmiare circa €14000 in costi operativi.

Single Pair Ethernet offre vantaggi nella robotica?

Con una sola coppia di fili, i cavi SPE sono molto più sottili, il che li rende più flessibili del cavo Ethernet standard. Più sottile è il cavo, più è in grado di resistere a cicli di flessione e torsione. Il risultato è una durata di vita più lunga e un risparmio sui costi. SPE è quindi il cablaggio ideale per le future applicazioni robotiche.

Single Pair Ethernet può essere trasmessa sui cavi di rete esistenti?

Questo è noto come condivisione del cavo e comporta la trasmissione di SPE su un cavo Ethernet a quattro coppie. Teoricamente è possibile ma non è del tutto pratico. La lunghezza di trasmissione per 1GBit SPE è attualmente limitata a 40 metri. Per garantire una trasmissione sicura, il cavo dovrebbe soddisfare lo standard Cat. 7 standard. Questo è raramente il caso. SPE dovrebbe essere visto come un'aggiunta pratica allo standard Ethernet e come una sostituzione dei bus di campo.

In che tipo di applicazioni si può usare Single Pair Ethernet?

Grazie alle prese di dispositivi molto piccoli, SPE è la tecnologia ideale per i moderni sensori di telecamere nelle applicazioni industriali. Essi hanno bisogno di elevate velocità di trasmissione dati attraverso un'interfaccia piccola e compatta. Il nostro HARTING T1 Industrial soddisfa questi requisiti in conformità alla norma IEC 63171-6.

Cos'è “SPE Industrial Partner Network?

La rete di partner industriali SPE è il primo punto di contatto per gli utenti che vogliono creare reti o dispositivi SPE. Tutte le aziende membri vedono Single Pair Ethernet come la base per una crescita veloce e sostenibile dell'Industrial Internet of Things (IIoT). La rete di partner gestisce un proprio sito web intorno a Single Pair Ethernet con ulteriori informazioni.