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싱글 페어 이더넷– HARTING T1 Industrial

T1 connectivity를 사용하면 이더넷이 더욱 손쉽고 저렴하게 되며, 이는 클라우드에서 초소형 센서에 이르기까지 광범위한 부분에서 사용될 수 있습니다.

한 쌍의 와이어면 충분합니다 - Let's Twist!

당사의 작은 거인 Tw1ster는 한 쌍의 와이어를 통해 종래에 도달할 수 없던 곳까지 데이터와 전력을 전송하여, 기존의 버스 시스템에 도전합니다. HARTING은 싱글 페어 이더넷에 대한 연구, 산업 및 표준화의 제휴에 의존합니다. 이러한 제휴의 일환으로 국제 표준화 위원회는 HARTING 테크놀로지 그룹의 SPE 체결면을 지지하는 다단계 선정 프로세스를 완성했습니다. 이는 또한 새로운 장치 또는 센서/액추에이터 기술의 설계 담당자를 위해 계획의 보안유지를 보장하여, 그들이 각 장치 기술에 적극적으로 SPE를 구현하기 시작하도록 지원합니다.

Tw1ster는 슈퍼히어로 비전에 싱글 페어 이더넷 전송기능을 특징으로 할 뿐 아니라, 그 이름에 산업 표준 IEC 63171-6(이전 규격 IEC 61076-3-125) 규격도 담고 있습니다. IEC의 국제 표준기구는 여러 단계 선정 프로세스를 거친 후, 산업용 애플리케이션을 위한 미래형 싱글 페어 이더넷 체결면으로 HARTING T1 Industrial을 채택했습니다. 당사는 우리의 히어로에게 축하를 보내며, 앞으로 업계 표준의 자리를 지킬 수 있도록 계속 노력할 것입니다.

멋지다! 현재, Tw1ster는 IEC 63171-6 규격에 따라 표준화됩니다.

IT 세계에서 더욱 작고 효율적인 장치를 지향하는 개발 경향은 이미 잘 알려져 있습니다. 하지만, 이와 같은 경향은 다른 사업 라인에서도 발견되고 있습니다. 전송률이 높아지고 전력이 병렬로 공급되더라도(원격 전력 공급), 케이블링 컴포넌트는 더 작고 가벼워야 합니다. IEEE 802.3에 따른 전송 표준 규격에 기초한, 새로운 싱글 페어 이더넷 기술 SPE는 이제 당장 차세대 자동차에도 통합되었고 CAN 및 기타 버스 시스템을 대체합니다. 제어, 통신 및 안전 기능은 향후 이더넷을 통해 일률적으로 실행될 것입니다. 이것은 네트워크 연결되거나 추후에 자율적으로 운전하기 위한 기본적인 전제 조건입니다.

현재 SPE는 PoDL(Power over Data Line: 데이터 전송선을 통한 전원공급)을 통해 단자용 동시 전원 공급 장치와 두 개의 와이어만 써서 이더넷에 의한 데이터 전송을 가능하게 합니다. 지금까지는, Fast Ethernet (100MB)의 경우 2쌍의 와이어, 또는 기가비트 이더넷의 경우 4쌍의 와이어가 데이터 전송 작업을 위해 필요했습니다. 이러한 장점을 산업자동화에 활용하는 것도 멋진 일입니다.  SPE는 장비, 센서/액추에이터 기술 및 현장 레벨까지 종단간 IP 기반 통신을 통한  장벽 없는 연결을 가능하게 합니다. 이더넷 인터페이스를 단순한 센서, 카메라, 판독/ID 장치 또는 유사한 장비에 통합할 수 있게 됨으로써, 통합 산업 및 IIoT 구현이 가능하게 되었습니다.

HARTING T1 Industrial IP20 커넥터 및 장치 소켓

SPE는 버스 시스템 또는 아날로그 전류/전압 인터페이스에 비해 결정적인 이점을 제공하며, 이는 현재 필드 레벨에서 확인할 수 있습니다.  이로써, 필드 레벨은  더욱 스마트하게 되고, 파라미터 세팅, 초기화 및 프로그래밍 작업도 간소화됩니다. 더욱 효율적인 장비의 설치, 작동 및 유지보수를 통해 비용 효율성까지 거둘 수 있게 되었습니다. 또한, 기계 설비, 로봇 및 레일 테크놀로지 분야에서 SPE는 중량 및 공간 절약에도 도움을 줍니다. 배선 일체가 더욱 간소화될 뿐 아니라, 설치 속도도 상당히 더 빠르게 되었습니다.

장치, 케이블 및 커넥터의 종단간 호환가능성

장치, 케이블 및 커넥터의 종단간(end-to-end) 호환가능성은 광범위한 사용 및 결과적으로 SPE 기술의 성공적인 마케팅을 달성하기 위한 전제 조건입니다. 이는 국제 표준(ISO/IEC 및 IEEE 802.3)을 통해 보장됩니다.  2018년 초, 20개 이상의 국제 전문가 위원회의 참여로, 표준화된 SPE 체결면 채택 및 케이블링 관련 ISO/IEC 규격에 의한 선정 프로세스가 국제적으로 진행되었습니다. 이 선정 프로세스에서 두 종류의 체결면이 우세했습니다.

SPE 및 소형화된 인터페이스를 사용함으로써, HARTING은 자동화 분야에서 새로운 가능성을 활짝 열었습니다.
  • 빌딩 케이블링을 지원하는 체결면, IEC 63171-1에 부합: 이 체결면은 CommScope 사의 제안에 기초하며, M1I1C1E1 환경조건을 고려한 유사 버전 제품 1(LC 스타일)로 알려져 있습니다.
  • 산업 및 산업 관련 애플리케이션을 지원하는 체결면, IEC 63171-6 (이전 버전 IEC 61076-3-125)에 부합: 이 체결면은 HARTING의 제안에 기초하며, M3I3C3E3 환경 조건에서도 사용 가능하도록 특별히 설계되었으며, 제품 버전 2(산업 스타일)로 알려져 있습니다. 이  SPE 커넥터 설계는  보다 단거리에서는 1GBit/sec, 보다 장거리에서는 10MBit/sec의 속도를 달성할 수 있습니다. 이 커넥터에는 서로 플러그-호환가능한 체결면이 장착되어 있습니다.

MICE (기계적(mechanical)/방수방진(ingress)/기후(climatic)/전자기적(electromagnetic))은 설치작업에 대한 환경 조건을 설명합니다. 따라서 이 정보는 설계자 및 사용자에게 기술 설비 및 케이블링/배선의 사양에 대한 귀중한 정보를 제공합니다. 그 일환으로 기계적 건전성 (M), IPxx 등급 (I), 화학 및 기후 저항 (C) 및 전자파 안전성(E)에 대한 필수 요건이 설명됩니다.  M1I1C1E1 은 사무실 건물에서 볼 수 있는 환경을, M3I3C3E3는 매우 극한의 (옥외 환경 또는 산업부문) 환경을 기술합니다.

HARTING에서 SPE는 기술 주제로서 많은 신제품 개발의 출발점입니다.

그러나, 사용자에게 SPE는 기회일 뿐만 아니라 도전입니다. 이 새로운 테크놀로지는 기존 솔루션만큼 안전합니까? 또한, SPE는 1000m 라인 길이의 공정 자동화에 사용될 수 있습니까? 단말 장치가 사용할 수 있는 전력량은 얼마입니까? SPE 커넥터 및 케이블을 언제 적절하게 표준화되어 출시될 예정입니까? HARTING은 이와 같은 질문들을 매우 심각하게 받아들여, 기술 제휴의 일환으로 해답을 제시하기로 결정했습니다.

WIPANO 프로그램("특허 및 표준을 통한 지식 및 기술 이전")은 이를 달성하는 데 도움이 되는 독일연방경제에너지부의 이니셔티브입니다. HARTING, 로이틀링겐(Reutlingen) 대학교 및 LEONI는 긴급한 SPE 주제에 관한 NG200 공동 프로젝트에 협력하고 있으며, 동시에 그 결과를 국제 표준화 과정에 통합하고 있습니다. 최근, IEC 63171-6규격을 적용함으로써, 업계 호환 가능한 싱글 페어 체결면을 지원하는 중량 및 공간 절약형 케이블링 규정을 향한 중요한 진전이 있었습니다.

SPE 케이블에 대해 IEC 61156-xx 규격에서, SPE에 대한 설치 지침 및 한계값이 포함된 관련 케이블링 표준 규격 ISO/IEC 11801 및 IEC 61918에 대해서는 ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 규격 및 IEC SC 65/JWG 10 규격에서 지속적인 작업이 수행되고 있습니다. 협업 프로젝트의 심화 단계에서, SPE 통신 채널의 기술적 한계가 어디인가에 대한 주제는 계속 논의될 것입니다. 2019년부터 SPE 사용자는 제품뿐만 아니라 컴포넌트 설치 및 시험에 관한 유효 표준 규격 및 가이드라인에도 접근할 수 있습니다. HARTING 기술 파트너십은 SPE를 구현하고자 하는 고객을 지원하므로 실질적인 경쟁 우위를 제공합니다.  HARTING은 본 체결면을 기초로, 포괄적인 산업용 제품군을 준비하고 있습니다.

여기서 T1 Industrial® 관련 기술 문서를 확인하십시오.

Single Pair Ethernet - FAQ

Was ist Single Pair Ethernet?

Single Pair Ethernet (SPE) ermöglicht erstmals kosteneffektiv die Nutzung von Ethernet in der gesamten industriellen Automatisierung. Single Pair Ethernet übertragt mit nur einem Adernpaar Daten mit Geschwindigkeiten bis zu 1GBit/s. Damit ist SPE perfekt gemacht für industrielle Anwendungen im Zeitalter von Industrie 4.0 und IIoT. Detaillierte Informationen zu Single Pair Ethernet bietet das kostenlose eBook Single Pair Ethernet.

Welche Vorteile hat Single Pair Ethernet im Gegensatz zu bisherigem Ethernet?

Bisheriges Ethernet benötig zwei oder vier Adernpaare. SPE hingegen nur noch eins. Das bedeutet die Einsparung von Kosten, Gewicht und erschließt durch geringere Größe neue Geräte und damit die industrielle Feldebene. SPE schafft damit die Grundlage für das IIoT.

Welche Standards für Single Pair Ethernet Stecker haben sich durchgesetzt?

2018 gab es einen internationalen Auswahlprozess durch die Gremien ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 und TIA 42 zur Festlegung einheitlicher SPE-Schnittstellen. Im Ergebnis dieser Wahl von über 20 Gremien haben sich zwei Steckgesichter durchgesetzt:

  • für die Gebäudeverkabelung (M1I1C1E1) das Steckgesicht nach IEC 63171-1: Firma CommScope;
  • für die Industrie und industrienahe Anwendungen (M2I2C2E2 und M3I3C3E3) das Steckgesicht nach IEC 63171-6 (bisher IEC 61076-3-125): Harting T1 Industrial.

Damit besteht global große Einigkeit über die SPE-Schnittstellen.

Kann mittels Single Pair Ethernet auch Leistung/Power übertragen werden?

Für die neuen SPE Übertragungsstandards ist auch die Leistungsübertragung genormt. Unter dem Namen PoDL-Power over Data Line können effektiv bis zu 50W Leistung eingespeist werden.

Welche Datenrate kann über Single Pair Ethernet übertragen werden?

Die heute bereits zur Verfügung stehende Ethernet Technologie nach IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 liefert 1GBit/s Übertragungsgeschwindigkeit über nur ein Adernpaar Kupferverkabelung. Aktuell wird bei IEEE an einem weiteren Standard für noch höhere Datenraten bis 10Gbit/s (IEEE 802.3ch) gearbeitet, der für hochauflösende Sensoren und Videoübertragungen benötigt wird. Außerdem wird ein Standard für nur 10Mbit/s (IEEE 802.3cg) erstellt. Dieser Standard erlaubt Übertragungsstrecken bis 1.000 m und kann damit nahezu alle Feldbusse ersetzen.

Woher kommt die Single Pair Ethernet Technologie?

Ausgangspunkt für die Entwicklung von SPE ist der BroadR-Reach Standard, der von der Broadcom Corporation entwickelt wurde. Nachdem die Automobilindustrie auf der Suche nach einem Nachfolger für den CAN-Bus dieses neue TCP/IP basierte Übertragungsverfahren identifiziert hatte, wurde der erste SPE-Standard von der IEEE 802.3 als Standard 100BASE-T1 in IEEE 802.3bw-2015 Clause 96 veröffentlicht. Nun wird SPE auf die Anforderungen der Industrie angepasst.

Bietet Single Pair Ethernet Vorteile in der Automatisierung?

Mit durchgängig normierter SPE Infrastruktur kann Ethernet erstmalig sinnvoll von der Cloud bis in die Sensor-Aktornetzwerke der Feldebene vordringen. Damit werden Medienbrüche vermieden und eine einheitliche Kommunikationsbasis geschaffen. Die Realisierung des IIoT.

Welche Standards gibt es für Single Pair Ethernet-Steckverbinder?

Folgende Normenprojekte für SPE Steckverbinder sind derzeit in Arbeit:

  • IEC 63171 – Basisnorm mit allen notwendigen Spezifikationen und Prüfsequenzen (CD in Vorbereitung)
  • IEC 63171-1 – SPE Steckverbinder der Firma CommScope auf Basis der LC Verriegelung für M1I1C1E1 Anwendungen (CDV verfügbar)
  • IEC 63171-2 – SPE Steckverbinder der Firma Reichle & De-Massari für M1I1C1E1 Anwendungen (CD verfügbar)
  • IEC 63171-3 – SPE Steckverbinder der Siemon basierend auf einem Paar des bekannten Tera Steckverbinders für M1I1C1E1 Anwendungen (NP verfügbar)
  • IEC 63171-4 – SPE Steckverbinder der Firma BKS für M1I1C1E1 Anwendungen (NP verfügbar)
  • IEC 63171-5 – SPE Steckverbinder der Firma Phoenix Contact basierend dem IEC 63171-2 Steckgesicht für M2I2C2E2 und M3I3C3E3 Anwendungen (CD verfügbar)
  • IEC 63171-6 (bisher IEC 61076-3-125) – SPE Steckverbinder der Firmen HARTING und TE Connectivity für M2I2C2E2 und M3I3C3E3 Anwendungen (CDV verfügbar, FDIS in Vorbereitung und finale Veröffentlichung 2019)

Was sind die Vorteile von Single Pair Ethernet für die Automatisierung?

SPE ermöglicht in der Automatisierung die Anbindung der Feldebene mit Gbit/s Ethernet. Damit werden Medienbrüche überflüssig und jeder Sensor wird mit TSN echtzeitfähig.

Was sind die Vorteile von SPE in Bahnanwendungen?

SPE Kabel wiegen pro 100 Meter etwa 1,6 kg weniger als Standard Ethernet-Kabel. Mit dieser Gewichtseinsparung kann ein Bahnbetreiber über einen Lebenszyklus etwa 14.000 Euro Betriebskosten einsparen.

Bietet Single Pair Ethernet Vorteile in der Robotik?

SPE Kabel sind mit nur noch einem Adernpaar deutlich dünner und damit flexibler als Standard Ethernet-Kabel. Je dünner das Kabel ist, desto mehr Biege,- und Torsionszyklen widersteht es. Das bedeutet im Ergebnis eine längere Lebensdauer und Kostenersparnis. Damit ist SPE die ideale Verkabelung für zukünftige Robotikanwendungen.

Kann man Single Pair Ethernet über bestehende Netzwerkkabel übertragen?

Das sogenannte Cable Sharing, also die Übertragung von SPE über vierpaarige Ethernetkabel ist theoretisch möglich aber nicht sinnvoll. Die Übertragungslänge für 1GBit SPE ist momentan noch auf 40 Meter beschränkt. Für eine sichere Übertragung müsste das Kabel einen Cat.7 Standard erfüllen. Dies ist sehr selten der Fall. SPE ist sinnvoller als Ergänzung zu Standard Ethernet und als Ersatz für Feldbusse zu sehen.

Für welche Anwendungen macht Single Pair Ethernet Sinn?

Durch sehr kleine Gerätebuchsen ist SPE die ideale Technologie für moderne Kamerasensoren in industriellen Anwendungen. Sie benötigen hohe Datenraten über eine kleine und robuste Schnittstelle. Diese Anforderungen erfüllt unser HARTING T1 Industrial nach IEC 63171-6.