Продукция и решения

Однопарный Ethernet – HARTING T1 Industrial

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

Достаточно одной пары проводов – Let's Twist!

Наш маленький гигант Tw1ster позволяет передать данные и питание по одной паре проводов в ранее недоступные места, кардинально меняя традиционное представление о шине передачи данных. Компания HARTING полагается на союз в области исследования, 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 и разработчикам 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 одновременной 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 проводов. 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.

Полная совместимость устройств, кабелей и соединителей

Сквозная совместимость устройств, кабелей и соединителей – предварительное условие для широкомасштабного 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 рамках этого процесса отбора предпочтение было отдано двум контактным сторонам:

SPE и миниатюрный интерфейс от HARTING открывают совершенно новые возможности в автоматизации
  • Данный интерфейс соответствуя стандарту IEC 63171-1 позволяет организовать кабельные сети: такой интерфейс основан на предложении от компании CommScope и известна под синонимом «вариант 1» (тип LC) для сред M1I1C1E1
  • Этот интерфейс для промышленного и связанного с промышленностью применения соответствует стандарту IEC 63171-6 (ранее IEC 61076-3-125): такой интерфейс основан на предложении от компании HARTING и специально спроектирован 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. Интерфейсные части соединителя 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 компании HARTING, SPE является технологической темой и начальной точкой для множества новых разработок

Однако для пользователя SPE является не только возможностью, но и вызовом. Настолько же новая технология 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 61076-6 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 2020 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. HARTING готовит обширный ассортимент продукции для промышленности, основанный на этой контактной стороне.

Прочитайте техническую статью о T1 Industrial® здесь.

Вопросы и ответы об однопарном Ethernet

Что такое однопарный Ethernet?

Однопарный Ethernet (Single Pair Ethernet, SPE) впервые позволяет экономично реализовать Ethernet в любой области промышленной автоматизации. В случае с однопарным Ethernet данные передают по одной паре проводов со скоростью до 1 Гбит/с. Благодаря этому SPE – идеальное решение для применения в промышленности в эпоху четвертой промышленной революции и промышленного Интернета вещей. Эта бесплатная электронная книга под названием «Однопарный Ethernet» содержит подробную информацию об однопарном Ethernet.

В чем заключаются преимущества однопарного Ethernet над традиционным Ethernet?

В случае с традиционным Ethernet требуются две или четыре пары проводов. В сравнении с ним для SPE требуется лишь одна пара. Это позволяет снижать расходы и вес, а благодаря своему малому размеру SPE предоставляет доступ к новым устройствам и, следовательно, промышленному полевому уровню. Поэтому SPE создает основу для промышленного Интернета вещей.

Какие стандарты соединителей для однопарного Ethernet наиболее распространены?

В 2018 году комитеты ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 и TIA 42 провели международный отбор для определения стандартных интерфейсов SPE. В рамках этого отбора более 20 комитетов отдали предпочтение двум контактным сторонам:

  • контактная сторона для кабельной разводки в зданиях (M1I1C1E1) согласно IEC 63171-1 – CommScope;
  • контактная сторона для промышленного и связанного с промышленностью применения (M2I2C2E2 и M3I3C3E3) согласно IEC 63171-6 (ранее IEC 61076-3-125) – HARTING T1 Industrial®.

Таким образом достигнуто всемирное соглашение об интерфейсах SPE.

Можно ли также передавать электроэнергию через однопарный Ethernet?

Передача электроэнергии также была стандартизирована для новых стандартов передачи через SPE. PoDL (Power over Data Line) – термин, обозначающий подачу эффективной мощности до 50 Вт.

С какой скоростью можно передавать данные через однопарный Ethernet?

Технология Ethernet, основанная на IEEE 802.3bp 1000BASE-T1, уже доступна сегодня и обеспечивает скорость передачи данных 1 Гбит/с через одну пару медных проводов. Институт IEEE в настоящее время работает над следующим стандартом с еще более высокой скоростью передачи данных – до 10 Гбит/с (IEEE 802.3ch), который требуется для датчиков высокого разрешения и передачи видеоданных. Кроме того, разрабатывается стандарт для передачи данных со скоростью 10 Мбит/с (IEEE 802.3cg). Этот стандарт позволяет передавать данные на расстояние до 1000 метров и, следовательно, сможет заменить почти все полевые шины.

Откуда берет свое начало технология однопарного Ethernet?

Разработка SPE началась со стандарта BroadR-Reach, разработанного Broadcom Corporation. После того как в автомобильной промышленности, в которой требовалась замена шине CAN, определили этот новый способ передачи данных на основе TCP/IP, рабочая группа IEEE 802.3 выпустила первый стандарт SPE в качестве стандарта 100BASE-T1 в IEEE 802.3bw-2015, статья 96. Теперь SPE адаптируют к требованиям промышленности.

Имеет ли однопарный Ethernet преимущества в области автоматизации?

С повсеместно стандартизированной инфраструктурой SPE впервые стало возможным применять Ethernet на полевом уровне от облака до сетей датчиков-исполнительных элементов. Это предотвращает прерывания в передаче данных и создает однородную среду для связи. Так стала возможной реализация промышленного Интернета вещей.

Какие существуют стандарты соединителей для однопарного Ethernet?

В настоящее время идет работа над следующими проектами стандартизации соединителей SPE:

  • IEC 63171 – основной стандарт со всеми необходимыми техническими характеристиками и последовательностями испытаний (CD готовится);
  • IEC 63171-1 – соединители SPE от CommScope на основе фиксатора LC для применения в среде M1I1C1E1 (CDV доступен);
  • IEC 63171-2 – соединители SPE от Reichle & De-Massari для применения в среде M1I1C1E1 (CD доступен);
  • IEC 63171-3 – соединители SPE от компании Siemon на основе распространенных соединителей Tera для применения в среде M1I1C1E1 (NP доступен);
  • IEC 63171-4 – соединители SPE от BKS для применения в среде M1I1C1E1 (NP доступен);
  • IEC 63171-5 – соединители SPE от компании Phoenix Contact на основе контактной стороны IEC 63171-2 для применения в средах M2I2C2E2 и M3I3C3E3 (CD доступен);
  • IEC 63171-6 (ранее IEC 61076-3-125) – соединители SPE от компаний HARTING и TE Connectivity для применения в средах M2I2C2E2 и M3I3C3E3 (CDV доступен, FDIS готовится, конечная публикация в 2019 году).

Каковы преимущества однопарного Ethernet в области автоматизации?

В области автоматизации SPE позволяет подключить полевой уровень через Gigabit Ethernet. Это устраняет прерывания в передаче данных, а с TSN каждый датчик становится доступным в режиме реального времени.

Каковы преимущества однопарного Ethernet в железнодорожной области?

100 метров кабеля SPE весят на 1,6 кг меньше, чем стандартный кабель Ethernet. Благодаря такому снижению веса компания-эксплуатант поезда может снизить эксплуатационные расходы в течение срока службы приблизительно на 14 тысяч евро.

Имеет ли однопарный Ethernet преимущества в области робототехники?

Кабели SPE лишь с одной парой проводов значительно тоньше и за счет этого более гибкие, чем стандартные кабели Ethernet. Чем тоньше кабель, тем лучше он выдерживает циклы сгибания и скручивания. В результате срок его службы больше, а расходы ниже. Таким образом, SPE – идеальный кабель для будущего применения в области робототехники.

Можно ли передавать сигналы однопарного Ethernet по имеющимся сетевым кабелям?

Эта техника называется разделением кабелей. В этом случае сигналы SPE передают по четырехпарному кабелю Ethernet. Это возможно в теории, но непрактично. Дальность передачи данных для гигабитного SPE в настоящее время ограничена 40 метрами. Для надежной передачи данных кабель должен иметь категорию 7. Такое случается редко. SPE следует рассматривать в качестве практичного дополнения к стандарту Ethernet и замены полевым шинам.

В каких областях можно применять однопарный Ethernet?

Благодаря очень малым разъемам устройств SPE – идеальная технология для современных датчиков с видеокамерами, применяемых в промышленности. Для них требуется высокая скорость передачи данных через небольшой компактный интерфейс. HARTING T1 Industrial выполняет эти требования согласно стандарту IEC 63171-6.

Что такое промышленная партнерская сеть SPE?

Промышленная партнерская сеть SPE – первая точка контакта для пользователей, которые хотят установить сети или устройства SPE. Все компании-партнеры этой сети рассматривают однопарный Ethernet в качестве основы для быстрого и устойчивого роста промышленного Интернета вещей (Industrial Internet of Things, IIoT). У этой партнерской сети есть свой веб-сайт, посвященный однопарному Ethernet и содержащий много полезной информации.