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 zasilanie poprzez jedną parę żył do miejsc, do których dostęp był dotąd niemożliwy, wprowadzając zamieszanie na rynku istniejących systemów magistralowych. 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 Grupy Technologicznej HARTING – czoło łączeniowe 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 czoło łączeniowe dla Ethernetu jednoparowego w zastosowaniach przemysłowych. Gratulujemy naszemu bohaterowi i będziemy kontynuować naszą pracę, aby upewnić się, że pozostanie on 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 równoczesnego przenoszenia zasilania (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 magistralowe. Funkcje sterowania, komunikacji i bezpieczeństwa będą w przyszłości realizowane w sposób jednolity, poprzez Ethernet. Ma to fundamentalne znaczenie dla pojazdów opartych na sieciach, a w przyszłości - autonomicznych.

SPE umożliwia teraz transmisję danych poprzez 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.

HARTING T1 Industrial, złącza IP20 i gniazda urządzeń

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

Kompatybilność end-to-end dla urządzeń, przewodów i złączy

Kompatybilność end-to-end dla urządzeń, przewodów i złączy jest wstępnym warunkiem dla szerokiego użytkowania i w konsekwencji udanego marketingu technologii SPE. 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 znormalizowanego czoła łączeniowego SPE, w którym uczestniczyło ponad 20 międzynarodowych komitetów eksperckich. Dwa czoła łączeniowe zostały wybrane w tym procesie selekcji:

Dzięki SPE i miniaturyzacji interfejsu, HARTING otwiera całkowicie nowe możliwości w automatyce
  • Do okablowania budynkowego - czoło łączeniowe wg IEC 63171-1: oparte jest na propozycji firmy CommScope i jest znane pod synonimem wersja 1 (styl LC) dla środowisk M1I1C1E1
  • Czoło łączeniowe, zgodnie z IEC 63171-6 (dawniej IEC 61076-3-125) do zastosowań przemysłowych i związanych z przemysłem: oparte na propozycji HARTING. Jest zaprojektowane 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 czoło łączeniowe.

MICE (mechanical, ingress, climatic, electromagnetic) [mechaniczne, wnikanie, klimatyczne, elektromagnetyczne] opisuje warunki środowiskowe dla instalacji. W konsekwencji dostarcza projektantom i użytkownikom cennych informacji o specyfikacji wyposażenia technicznego i 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 z SPE i jednocześnie integrują uzyskiwane wyniki z międzynarodowym procesem normalizacyjnym. Ostatnio, dzięki IEC 63171-6 wykonano istotny krok w kierunku określenia okablowania oszczędzającego wagę i miejsce do jednoparowych czół łączeniowych, kompatybilnych ze środowiskiem przemysłowym.

Ciągłe prace wykonywane są w 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 rzeczywistą przewagę konkurencyjną. W oparciu o te czoło łączeniowe, HARTING przygotowuje kompleksową ofertę produktów dla przemysłu.

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

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.