Продукция и решения

Однопарный Ethernet – HARTING T1 Industrial

Технология соединения T1 делает внедрение Ethernet простым и экономичным – от облака до небольшого датчика

Достаточно всего одной пары проводов!

Наш маленький гигант Tw1ster обеспечивает передачу данных и подачу питания по одной паре проводов в ранее недоступные места, кардинально меняя традиционное представление о шине передачи данных. Компания HARTING является участником ассоциации в области исследований и применения в промышленности и стандартизации однопарного Ethernet. В рамках этого союза международные комитеты стандартизации провели многоэтапный отбор и выбрали контактную сторону SPE от HARTING Technology Group. Это также дает надежную опору для планирования проектировщикам новых устройств или технологий датчиков/исполнительных устройств и позволяет им активно реализовывать SPE в соответствующих устройствах.

Tw1ster не просто выглядит как супергерой со своей однопарной передачей данных через Ethernet, но и соответствует отраслевому стандарту IEC 63171-6 (ранее IEC 61076-3-125). После многоэтапного отбора международная организация стандартизации IEC выбрала HARTING T1 Industrial в качестве контактной стороны однопарного Ethernet будущего для промышленного применения. Мы поздравляем нашего героя и продолжим работать над тем, чтобы он оставался отраслевым стандартом в будущем.

Превосходно! Теперь Tw1ster стандартизирован согласно IEC 63171-6

Про разработки в направлении более компактных и высокопроизводительных устройств в мире ИТ слышали многие. Однако эта тенденция заметна и в других областях коммерческой деятельности. Несмотря на более высокую скорость передачи данных и параллельную передачу питания (дистанционная подача питания), компоненты для кабельной разводки должны стать еще компактнее и легче. SPE, новая технология однопарного Ethernet, основанная на стандартах передачи согласно IEEE 802.3, недавно была внедрена в новые поколения автомобилей и пришла на смену CAN и другим шинам. В будущем функции управления, связи и безопасности будут единым образом работать через Ethernet. Это основное требование для вождения с полным сетевым подключением, а впоследствии и для автономного транспорта.

Теперь SPE позволяет передавать данные по Ethernet по одной паре проводов с одновременой подачей электропитания конечным устройствам по технологии PoDL – Power over Data Line. До сих пор для Fast Ethernet (100 Мбит/с) требовались две, а для Gigabit Ethernet – четыре пары проводников. Было бы здорово пользоваться этими преимуществами в промышленной автоматизации. SPE поддерживает безбарьерное соединение оборудования, технологию датчиков/исполнительных устройств и многое другое посредством сквозной IP-связи вплоть до полевого уровня. Встраивание интерфейса Ethernet в простые датчики, камеры, считыватели/идентификаторы и подобное оборудование позволяет реализовывать интегрированную промышленность и Интернет вещей.

IP-соединители и разъемы устройств HARTING T1 Industrial

SPE обладает убедительными преимуществами по сравнению с шинными системами или аналоговыми интерфейсами тока/напряжения, которые можно встретить сегодня в полевых условиях.  Он делает полевой уровень  интеллектуальным и упрощает задание параметров, инициализацию и программирование. Настройка, эксплуатация и техническое обслуживание оборудования становятся эффективнее и дешевле. SPE в машинах, роботах и железнодорожной технике также помогает снижать вес и экономить место. Электропроводка становится проще, а монтаж идет значительно быстрее.

Сквозная совместимость устройств, кабелей и соединителей

Сквозная совместимость устройств, кабелей и соединителей – предварительное условие для широкого применения и успешного продвижения технологии SPE на рынок. Это обеспечивается международной стандартизацией (ISO/IEC и IEEE 802.3).  В начале 2018 года ISO/IEC провели международный отбор кабельной разводки, в котором приняло участие более 20 национальных экспертных комитетов и была выбрана контактная сторона SPE. В отборе победили две контактные стороны:

С SPE и миниатюрным интерфейсом HARTING открывает совершенно новые возможности в автоматизации
  • Эта контактная сторона для электропроводки в зданиях соответствует стандарту IEC 63171-1: такая контактная сторона основана на предложении от компании CommScope и известна под синонимом «вариант 1» (тип LC) для сред M1I1C1E1
  • Эта контактная сторона для промышленного и связанного с промышленностью применения соответствует стандарту IEC 63171-6 (ранее IEC 61076-3-125): такая контактная сторона основана на предложении от компании HARTING и специально спроектирована для применения в средах до M3I3C3E3; она известна как «вариант 2» (промышленный тип). Этот тип соединителя SPE может передавать данные со скоростью до 1 Гбит/с на короткие дистанции и 10 Мбит/с на дальние дистанции. Его контактные стороны конструктивно совместимы друг с другом.

Концепция MICE (Mechanical, Ingress, Climatic, Electromagnetic) описывает условия окружающей среды для установок. Она предоставляет проектировщикам и пользователям ценную информацию о технических характеристиках оборудования и кабелей. В рамках этого описываются основные требования к механической прочности (M), степени защиты IPxx (I), химической и климатической стойкости (C) и электромагнитной безопасности (E). В самом широком смысле M1I1C1E1 описывает среду в офисном здании, а M3I3C3E3 – экстремальную среду на промышленном предприятии или на открытом воздухе.

Для HARTING SPE является технологической темой и начальной точкой для множества новых разработок

Однако для пользователя SPE является не только возможностью, но и вызовом. Новая технология настолько же надежна, как и имеющееся решение? Можно ли применять SPE в автоматизации процессов с линиями длиной в 1000 м? Сколько энергии может потреблять конечное устройство? Когда будут доступны соединители и кабели SPE и будут ли они стандартизированы надлежащим образом? Компания HARTING относится к этим вопросам очень серьезно и решила ответить на них в рамках технологического партнерства.

Добиться этого призвана программа WIPANO («Передача знаний и технологий через патенты и стандарты») – инициатива Федерального министерства экономики и энергетики Германии. В рамках совместного проекта NG200 компания HARTING, Ройтлингенский университет прикладных наук и компания LEONI вместе работают над неотложными вопросами, касающимися SPE, одновременно внося свои результаты в процесс международной стандартизации. Недавно с IEC 63171-6 был сделан важный шаг к определению характеристик облегченной и компактной кабельной разводки для совместимой с промышленными решениями однопарной контактной стороны.

В IEC 61156-xx продолжается работа над кабелями SPE, а в ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 и IEC SC 65/JWG 10 работают над соответствующими стандартами кабельных систем ISO/IEC 11801 и IEC 61918 с указаниями по монтажу и пороговыми значениями для SPE. На следующем этапе совместного проекта будет исследован вопрос о том, где находятся технические пределы каналов передачи SPE. В 2019 году пользователи SPE не только получат доступ к продукции, но и действующие стандарты и указания по монтажу и тестированию компонентов. Технологическое партнерство HARTING обеспечит клиентов поддержкой в реализации SPE и, следовательно, реальными конкурентными преимуществами. Основываясь на этой контактной стороне, HARTING готовит обширный ассортимент продукции для промышленности.

Прочитайте техническую статью о  T1 Industrial® здесь.

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.