Products & Solutions

Ethernet jednoparowy – HARTING T1 Industrial

Łączność T1 sprawia, że Ethernet staje się prosty i dostępny – i może być używany od chmury po najmniejszy czujnik.

Wystarczy jedna para żył – czas na twist!

Nasz mały gigant Tw1ster dostarcza dane i moc poprzez jedną parę żył do miejsc, do których dostęp był dotąd niemożliwy, wprowadzając zamieszanie na rynku istniejących systemów magistralnych. HARTING opiera się na sojuszu badań, przemysłu i normalizacji w dziedzinie Ethernetu jednoparowego. W ramach tego sojuszu, międzynarodowe komitety normalizacyjne ukończyły wielostopniowy proces selekcji, decydując się na rozwiązanie korzystne dla grupy technologicznej HARTING – końcówkę łączącą SPE. Zapewnia to również bezpieczeństwo projektowania dla twórców nowych urządzeń lub technologii czujników/aktywatorów, umożliwiając im aktywną implementację SPE do odpowiedniej technologii napędu.

Tw1ster to nie tylko wizja superbohatera z transmisją Ethernet przez jedną parę żył. To również część normy przemysłowej IEC 63171-6 (dawniej IEC 61076-3-125). Po wielostopniowym procesie selekcji, międzynarodowa komisja normalizacyjna, IEC, wybrała HARTING T1 Industrial jako przyszłe końcówki łączące dla Ethernetu jednożyłowego w zastosowaniach przemysłowych. Gratulujemy naszemu bohaterowi i będziemy kontynuować naszą pracę, aby upewnić się, że pozostanie branżowym standardem w przyszłości.

Doskonale! Tw1ster jest teraz zgodny z normą IEC 63171-6

Tendencja do budowania coraz mniejszych i coraz bardziej efektywnych urządzeń w świecie IT jest dobrze znana. Trend ten występuje jednak również w innych obszarach biznesu. Pomimo wyższych prędkości transmisji i równoległej transmisji mocy (zdalne zasilanie), elementy okablowania muszą stawać się coraz mniejszej i coraz lżejsze. Opierając się na standardach transmisji zgodnych z IEEE 802.3, nowa jednoparowa technologia ethernetowa SPE stała się właśnie częścią nowej generacji samochodów, zastępując CAN i inne systemy magistralne. Funkcje sterowania, komunikacji i bezpieczeństwa będą w przyszłości realizowane w sposób jednolity, przez Ethernet. Ma to fundamentalne znaczenie dla pojazdów opartych na sieciach, a w przyszłości – autonomicznych.

SPE umożliwia teraz transmisję danych przez Ethernet z wykorzystaniem tylko dwóch żył i równoczesne zasilanie terminali przez PoDL – Power over Data Line. Do tej pory, aby to osiągnąć, potrzebne były dwie pary żył dla Fast Ethernet (100 MB) albo cztery pary żył dla Ethernetu gigabitowego. Korzystnie byłoby również wykorzystać te zalety w automatyce przemysłowej. SPE umożliwia pozbawione barier połączenie sprzętu, technologii czujników/elementów wykonawczych oraz wiele więcej przez komunikację end-to-end opartą na IP aż do poziomu obiektowego. Dzięki możliwości integracji interfejsów ethernetowych na prostych czujnikach, kamerach, urządzeniach odczytowych/identyfikacyjnych lub podobnym osprzęcie, powstaje możliwość implementacji przemysłu zintegrowanego i IIoT.

Złącza IP20 i gniazda urządzeń HARTING T1 Industrial

SPE zapewnia decydującą przewagę w porównaniu z systemami magistralnymi lub analogowymi interfejsami prądowymi/napięciowymi, nadal jeszcze obecnymi na obiektach.To sprawia, że poziom obiektu staje się  inteligentny i upraszcza parametryzację, inicjalizację i programowaniem. Dzięki temu ustawienia, eksploatacja i konserwacja sprzętu stają się znacznie efektywniejsze i ekonomiczne. SPE w maszynach, robotach i technologiach szynowych również pomaga zaoszczędzić na wadze i miejscu. Całość okablowania jest prostsza i znacznie szybsza w montażu.

Ciągła kompatybilność dla urządzeń, przewodów i złączy

Warunkiem wstępnym dla zastosowania technologii SPE na szeroką skalę i pomyślnego wprowadzenia jej na rynek jest stała kompatybilność urządzeń, kabli i złączy. Zapewnia to międzynarodowa normalizacja (ISO/IEC oraz IEEE 802.3). Z początkiem roku 2018 miał miejsce przeprowadzony przez ISO/IEC międzynarodowy proces selekcji okablowania i selekcji znormalizowanej końcówki łączącej SPE, w którym uczestniczyło ponad 20 międzynarodowych komitetów eksperckich. Z tego procesu selekcji dwie powierzchnie złącza wyłoniły się jako preferowane opcje:

Dzięki SPE i miniaturyzacji interfejsu, HARTING otwiera całkowicie nowe możliwości w automatyce
  • Do okablowania budynków – końcówka łącząca wg IEC 63171-1: ta końcówka oparta jest na propozycji firmy CommScope i jest znana pod synonimem wersja 1 (styl LC) dla środowisk M1I1C1E1
  • Końcówka łącząca, zgodnie z IEC 63171-6 (dawniej IEC 61076-3-125) do zastosowań przemysłowych i związanych z przemysłem: ta końcówka jest oparta na propozycji HARTING. Jest zaprojektowana specjalnie do stosowania w warunkach otoczenia aż do M3I3C3E3 i jest znana jako wersja 2 (styl przemysłowy). Ta forma złącza SLE może uzyskiwać do 1 GB/s na krótkich dystansach i 10 MB/s na dłuższych. Złącze wyposażone jest w kompatybilne wtykowo końcówki łączące.

MICE (mechanical, ingress, climatic, electromagnetic) [mechaniczne, podwyższone, klimatyczne, elektromagnetyczne] opisuje warunki środowiskowe dla instalacji. W konsekwencji dostarcza projektantom i użytkownikom cennych informacji o specyfikacji wyposażenia technicznego i okablowania/okablowania. W tym opisie znajdują są podstawowe wymagania dla wytrzymałości mechanicznej (M), stopień IPxx (I), odporność chemiczna i klimatyczna (C) oraz bezpieczeństwo elektromagnetyczne (E). M1I1C1E1  oznacza środowisko typowe dla budynku biurowego, a M3I3C3E3 środowisko ekstremalne (na zewnątrz lub przemysłowe).

Dla HARTING SPE jest tematem technologicznym, a jednocześnie punktem wyjścia dla wielu projektów produktów

Jednocześnie dla użytkownika SPE to nie tylko okazja, ale również wyzwanie. Czy ta nowa technologia jest tak bezpieczna jak istniejące rozwiązania? Czy SPE można również używać w automatyce procesowej przy długości linii 1000 m? Ile mocy może zużywać urządzenie końcowe? Kiedy złącza i przewody SPE będą dostępne i czy będą adekwatnie znormalizowane? HARTING bardzo poważnie podchodzi do tych pytań i postanowił odpowiedzieć na nie w ramach partnerstwa technologicznego.

Program WIPANO („wiedza i technologia poprzez transfer patentów i norm”) jest inicjatywą niemieckiego federalnego ministerstwa spraw gospodarczych i energii, która ma pomóc uzyskać odpowiedzi. HARTING, Uniwersytet w Reutlingen oraz LEONI wspólnie pracują nad projektem NG200 poświęconym pilnym sprawom związanym ze SPE i jednocześnie integrują uzyskiwane wyniki z międzynarodowym procesem normalizacyjnym. Ostatnio, dzięki IEC 61076-6 wykonano istotny krok w kierunku określenia okablowania oszczędzającego wagę i miejsce do jednoparowych końcówek łączących, kompatybilnych ze środowiskiem przemysłowym.

W ramach  IEC 61156-xx nad przewodami SPE, a w ramach ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 i IEC SC 65/JWG 10 nad powiązanymi normami okablowania ISO/IEC 11801 i IEC 61918 wraz z wytycznymi montażowymi i wartościami granicznymi dla SPE. W kolejnym kroku w ramach wspólnego projektu, uwaga skupi się na zagadnieniu granic technologicznych kanałów komunikacji SPE. Począwszy od roku 2019, użytkownicy SPE będą prócz produktów mieli również dostęp do obowiązujących norm i wytycznych dla instalacji i testowania elementów. Partnerstwo technologiczne HARTING wspiera klientów w implementacji SPE i dlatego zapewnia rzeczywiste przewagi konkurencyjne. W oparciu o tę końcówkę łączącą HARTING przygotowuje kompleksową ofertę produktów dla przemysłu.

Z artykułem technicznym na temat  T1 Industrial® można zapoznać się tutaj.

Ethernet jednoparowy - pytania i odpowiedzi

Czym jest Ethernet jednoparowy

Single Pair Ethernet (SPE) zapewnia po raz pierwszy efektywne kosztowo wykorzystanie sieci Ethernet w każdym aspekcie automatyki przemysłowej. Ethernet jednoparowy wykorzystuje jedną parę przewodów do przesyłania danych z prędkością do 1GBit/s. Dzięki temu SPE idealnie nadaje się do zastosowań przemysłowych w dobie Przemysłu 4.0 i IIoT. Ten darmowy eBook zatytułowany Single Pair Ethernet zawiera szczegółowe informacje na temat jednoparowego Ethernetu.

Jakie są zalety Ethernetu jednoparowego w porównaniu do konwencjonalnego Ethernetu?

Konwencjonalny Ethernet wymaga dwóch lub czterech skrętek dwużyłowych. Dla porównania SPE ma tylko jedną parę. Pozwala to na redukcję kosztów i wagi, a dzięki mniejszym rozmiarom umożliwia dostęp do nowych urządzeń i do uzyskanego w ten sposób poziomu obszaru przemysłowego. SPE stanowi zatem podstawę dla IIoT.

Które standardy dla jednoparowych złączy Ethernet są dominujące?

W 2018 roku komitety ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 i TIA 42 przeprowadziły międzynarodowy proces selekcji w celu ustanowienia znormalizowanych interfejsów SPE. Z tego procesu selekcji dwie końcówki łączące wyłoniły się jako preferowane opcje dla ponad 20 komisji:

  • dla okablowania budynkowego (M1I1C1E1), powierzchnia czołowa złącza zgodne z normą IEC 63171-1: CommScope;
  • dla zastosowań przemysłowych i związanych z przemysłem (M2I2C2E2 i M3I3C3E3), końcówka łącząca zgodna z IEC 63171-6 (poprzednio IEC 61076-3-125): HARTING T1 Industrial®.

W takiej formie udało się osiągnąć znaczący światowy konsensus w sprawie złączy SPE.

Czy przez jednoparowy Ethernet można także zapewniać zasilanie?

Transmisja mocy została również znormalizowana pod kątem nowych standardów SPE. "Power over Data Line" to termin określający efektywne zasilanie o mocy do 50 W.

Z jaką szybkością można przesyłać dane przez jednoparowy Ethernet?

Technologia Ethernet oparta na standardzie IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 jest już obecnie dostępna i zapewnia prędkość transmisji 1 Gbit/s przy użyciu tylko jednej pary przewodów miedzianych. IEEE pracuje obecnie nad standardem dla jeszcze większych prędkości transmisji danych do 10 Gbit/s (IEEE 802.3ch), które są wymagane dla czujników o wysokiej rozdzielczości i transmisji wideo. Ponadto opracowywany jest standard tylko dla 10 Mbit/s (IEEE 802.3cg). Standard ten umożliwia transmisję na odległość do 1000 metrów i dlatego może zastąpić prawie wszystkie typy magistrali obiektowych.

Skąd wzięła się technologia Ethernetu jednoparowego?

Rozwój SPE rozpoczął się od standardu BroadR-Reach, który został opracowany przez Broadcom Corporation. Po tym jak przemysł samochodowy, który potrzebował zastępstwa magistrali CAN, zidentyfikował tę nową metodę transmisji opartą na TCP/IP, grupa robocza IEEE 802.3 wydała pierwszy standard SPE jako standard 100BASE-T1 w IEEE 802.3bw-2015, klauzula 96. SPE jest na teraz dostosowywany do wymagań przemysłu.

Czy Ethernet jednoparowy oferuje korzyści dla automatyki?

Dzięki powszechnie znormalizowanej infrastrukturze SPE, po raz pierwszy możliwe jest wykorzystanie sieci Ethernet na poziomie obiektu od chmury do sieci czujników-aktuatorów. Zapobiega to przerwom w przetwarzaniu danych i tworzy jednolitą podstawę do komunikacji. Umożliwiło to powstanie IIoT.

Jakie standardy obowiązują dla złączy Ethernetu jednoparowego?

Obecnie opracowywane są następujące projekty normalizacyjne dla złączy SPE:

  • IEC 63171 — Norma podstawowa zawierająca wszystkie niezbędne specyfikacje i sekwencje badań (CD w przygotowaniu)
  • IEC 63171-1 — złącza SPE firmy CommScope oparte na blokadzie LC, do zastosowań M1I1C1E1 (dostępne CD)
  • IEC 63171-2 — złącza SPE firmy Reichle & De-Massari do zastosowań M1I1C1E1 (dostępne CD)
  • IEC 63171-3 — złącza SPE firmy Siemon oparte na parze znanych złączy Tera do zastosowań M1I1C1E1 (dostępne NP)
  • IEC 63171-4 — złącza SPE firmy BKS do zastosowań M1I1C1E1 (dostępne NP)
  • IEC 63171-5 — złącza SPE firmy Phoenix Contact oparte na czole łączeniowym IEC 63171-2 do zastosowań M2I2C2E2 i M3I3C3E3 (dostępne CD)
  • IEC 63171-6 (poprzednio IEC 61076-3-125) — złącza SPE firmy HARTING i TE Connectivity do zastosowań M2I2C2E2 i M3I3C3E3 (dostępne CDV, FDIS w przygotowaniu i ostateczna publikacja 2019)

Jakie są zalety Ethernetu jednoparowego w automatyce?

W automatyce SPE umożliwia łączenie poziomów obiektowych za pomocą sieci Ethernet Gbit/s. Dzięki temu przerwy w przetwarzaniu danych należą już do przeszłości, a dzięki TSN każdy czujnik ma możliwość pracy w czasie rzeczywistym.

Jakie są zalety SPE w rozwiązaniach kolejowych?

Każde 100 metrów kabla SPE waży około 1,6 kg mniej niż standardowego kabla Ethernet. Dzięki tej redukcji masy operator pociągu może zaoszczędzić około 14 000 euro na kosztach eksploatacji.

Czy Ethernet jednoparowy oferuje korzyści w robotyce?

Dzięki tylko jednej parze przewodów, kable SPE są znacznie cieńsze, co czyni je bardziej elastycznymi niż standardowe kable Ethernet. Im cieńszy kabel, tym więcej jest on w stanie wytrzymać cykli zginania i skręcania. Rezultatem jest dłuższa żywotność i oszczędność kosztów. SPE jest zatem idealnym okablowaniem dla zastosowań robotycznych przyszłości.

Czy jednoparowy Ethernet może być transmitowany przez istniejące kable sieciowe?

Jest to tzw. współdzielenie kabla i polega na przesyłaniu SPE za pomocą czteroparowego kabla Ethernet. Chociaż jest to teoretycznie możliwe, nie jest praktyczne. Długość transmisji dla SPE 1GBit jest obecnie ograniczona do 40 metrów. Aby zapewnić bezpieczną transmisję, kabel musiałby spełniać normę Cat. 7. Co nie zdarza się często. SPE powinien być postrzegany jako praktyczny dodatek do standardu Ethernet i jako zamiennik dla magistrali obiektowych.

W jakich zastosowaniach może być używany Ethernet jednoparowy?

Dzięki bardzo małym gniazdom urządzeń, SPE jest idealną technologią dla nowoczesnych czujników kamer w zastosowaniach przemysłowych. Wymagają one dużej szybkości transmisji danych za pomocą małego i kompaktowego interfejsu. Nasze złącze HARTING T1 Industrial spełnia te wymagania zgodnie z normą IEC 63171-6.

Czym jest sieć SPE Industrial Partner Network?

Sieć SPE Industrial Partner Network jest pierwszym punktem kontaktu dla użytkowników w przypadku potrzeby konfiguracji sieci i urządzeń SPE. Wszystkie firmy członkowskie postrzegają Ethernet jednoparowy jako podstawę szybkiego i zrównoważonego rozwoju przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT). Sieć partnerska prowadzi własną stronę internetową na temat Ethernetu jednoparowego, na której można znaleźć więcej informacji.