Ethernet à pair unique
Du capteur au nuage sans barrières : SPE est le catalyseur de l'IIoT. Avec une seule paire de fils, SPE rend le niveau de champ intelligent, ce qui permet d'économiser de l'espace et de l'argent.
Avec l'Ethernet à paire unique (SPE), HARTING a établit une nouvelle norme technologique qui permet la transmission de données via Ethernet à des vitesses pouvant aller jusqu'à 1 Gbit/s avec seulement une paire unique de fils, ce qui en fait la solution idéale pour l'industrie 4.0 et l'IIdO. Découvrez les solutions HARTING pour la connectivité et le câblage Ethernet à paire unique et découvrez les cas d'utilisation SPE, les normes, l'écosystème et pourquoi l'Ethernet à paire unique est le catalyseur idéal pour l'IIoT.
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L'Ethernet à paire unique expliqué de manière simple.
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Qu'est-ce que l'Ethernet à paire unique ?
Avec l'Ethernet à paire unique (SPE), HARTING a établit une nouvelle norme technologique qui permet la transmission de données via Ethernet à des vitesses pouvant aller jusqu'à 1 Gbit/s avec seulement une paire unique de fils, ce qui en fait la solution idéale pour l'industrie 4.0 et l'IIdO. En même temps, l'Ethernet à paire unique permet d'assurer l'alimentation électrique d'appareils terminaux via Power over Data Line (PoDL). Des distances de transmission pouvant aller jusqu'à 1000 mètres font de l'Ethernet à paire unique une solution particulièrement intéressante à utiliser dans les processus d'automatisation.
Le niveau de terrain devient intelligent
Le Single Pair Ethernet rend le niveau du terrain intelligent. Il serait également utile d'utiliser ces avantages dans le domaine de l'automatisation industrielle. SPE permet le raccordement sans barrières d'équipements, de systèmes de capteurs/actionneurs et bien d'autres appareils via une communication IP de bout en bout jusqu'au niveau du terrain. En permettant l'intégration d'interfaces Ethernet dans de simples capteurs simple, des lecteurs/appareils ID ou d'autres équipements similaires, il devient possible de mettre en place des solutions de l'industrie intégrée et de IIdO.
La SPE offre un avantage décisif par rapport aux systèmes de bus ou aux interfaces analogiques courant/tension, que l'on trouve encore aujourd'hui sur le terrain. L'utilisation de SPE simplifie le paramétrage, l'initialisation et la programmation. L'installation, l'exploitation et la maintenance des équipements gagnent en efficacité et cela à moindre coût. Les systèmes SPE intégrés dans les machines, les robots ou les technologies ferroviaires contribuent également à réduite le poids et l'espace nécessaire. L'ensemble du câblage est facilité et aussi considérablement plus rapide à installer.
Les avantages de l'Ethernet à paire unique
Le transfert de données à des vitesses de l'ordre du Gigabit via Ethernet avec seulement une paire de fils tout en assurant simultanément l'alimentation électrique des appareils offre un potentiel important et de nombreux avantages.
La demande pour l'Ethernet à paire unique
La tendance de la digitalisation fait émerger de nouvelles attentes vis-à-vis de la communication et des technologies de câblage comme une disponibilité élevée, des temps d'accès courts, la transmission rapide de données et le transfert de grandes quantités de données en toute sécurité dans une vaste gamme d'environnements d'applications. En même temps, les appareils, les câbles et les techniques de raccordement doivent devenir plus puissants, de taille plus réduite et plus robustes, tout en offrant un degré élevé de modularité et de compatibilité. Avec l'Ethernet à paire unique (SPE), une nouvelle technologie arrive sur le marché et répond aux nouvelles exigences.
L'automobile en tant que pionnière
L'Ethernet à paire unique est déjà mis en oeuvre dans les nouvelles générations de véhicules automobiles pour remplacer les systèmes CAN ou bus. A l'avenir, la communication et les fonctions de sécurité fonctionneront de façon uniforme en utilisant des réseaux Ethernet. Ceci est un prérequis fondamental à la conduite connectée puis, dans un futur plus éloigné, à la conduite autonome.
SPE dans l'automatisation industrielle
L'utilisation de l'Ethernet à paire unique est également intéressante dans l'automatisation industrielle. Le câblage à paire unique est rapide, peu encombrant, efficace en terme de coûts et facile à mettre en oeuvre. Le fait d'équiper de simples capteurs, caméras et autres d'interfaces Ethernet fait de la SPE un moteur de sujets tels que l'industrie intégrée et l'IIoT. Ceci confère une intelligence aux équipements sur le terrain, réduisant ainsi les moyens déployés pour mener à bien les opérations de paramétrage, d'initialisation et de programmation.
Comment HARTING innove pour le SPE
HARTING s'appuie sur une alliance entre l'industrie, la normalisation et la recherche pour développer l'Ethernet à paire unique. En tant que membre de cette alliance, les organismes de normalisation internationaux ont réalisés un processus de sélection en plusieurs étapes qui s'est soldé par l'adoption de la face d'accouplement SPE du HARTING Technology Group. Ceci permet également aux concepteurs de nouveaux appareils ou de technologies de capteurs ou d'actionneurs de bénéficier d'une assurance pour la planification, leur permettant de démarrer activement l'implémentation du système SPE dans les technologies de leurs différents appareils.
Pour HARTING, le SPE un enjeu technologique et le point de départ de nombreux développements de produits nouveaux. Pour l'utilisateur, cependant, la SPE n'est pas seulement une opportunité, mais aussi un défi. La nouvelle technologie est-elle aussi sûre que la solution existante ? La technologie SPE peut-elle également être utilisée dans les processus automatisés avec des lignes d'une longueur de 1000m ? Quelle est la puissance que l'appareil terminal peut supporter ? Quand est-ce que les connecteurs et les câbles SPE seront-ils disponibles et normalisés de façon adaptée ? HARTING prend ces questions très aux sérieux et a décidé d'y répondre dans le cadre d'un partenariat technologique.
Le programme WIPANO ("Knowledge and Technology Transfer through Patents and Standards") est une initiative du Ministère Fédéral Allemand de l'Économie et de l'Énergie et doit contribuer à atteindre cet objectif. HARTING, l'Université de Reutlingen et LEONI coopèrent dans le cadre d'un projet conjoint intitulé NG200 pour trouver des solutions à des problèmes SPE urgents tout en intégrant simultanément leurs résultats dans le processus de normalisation internationale. Récemment, avec la norme IEC 61076-6, un pas important a été fait vers la spécification du câblage en réduisant le poids et l'espace requis d'une face d'accouplement à paire unique compatible avec les exigences industrielles.
Ethernet à paire unique - FAQ
L'Ethernet à paire unique (SPE) est une technologie garantissant pour la première fois une utilisation rentable du protocole Ethernet dans tous les aspects de l'automatisation industrielle. Le protocole Ethernet à paire unique emploie une paire de fils pour transmettre les données à des débits pouvant atteindre 1 GBit/s, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles en cette ère de l'industrie 4.0 et de l'IIOT. Cet ebook gratuit intitulé « Ethernet à paire unique » fournit des informations détaillées sur le protocole Ethernet à paire unique.
L'Ethernet conventionnel requiert deux ou quatre paires de fils. À titre de comparaison, le SPE ne possède qu'une seule paire. Il aide à réduire les coûts et le poids des câbles et, grâce à sa taille inférieure, permet d'accéder à de nouveaux appareils et au niveau de terrain industriel qui en résulte. Le SPE constitue donc la base de l'IIOT.
La transmission de la puissance a également été normalisée pour les nouvelles normes de transmission SPE. PoDL (Power over Data Line) est le terme utilisé pour décrire une alimentation électrique efficace jusqu'à 50 W.
La technologie Ethernet basée sur la norme IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 est déjà disponible aujourd'hui, elle offre par ailleurs une vitesse de transmission de 1 Gbit/s sur une seule paire de fils de cuivre. L'IEEE travaille actuellement sur une autre norme visant à assurer des débits encore plus élevés et pouvant atteindre 10 Gbit/s (IEEE 802.3ch), de tels débits sont en effet requis pour les capteurs haute résolution et les transmissions vidéo. De plus, une norme assurant un débit de seulement 10 Mbit/s (IEEE 802.3cg) est actuellement en cours d'élaboration. Cette norme permet d'assurer des distances de transmission allant jusqu'à 1 000 mètres et peut donc remplacer la quasi-totalité des types de bus de terrain.
Le développement du SPE a commencé avec la norme BroadR-Reach développée par Broadcom Corporation. Une fois cette nouvelle méthode de transmission basée sur le protocole TCP/IP identifiée par l'industrie automobile (qui avait besoin d'une solution de remplacement pour le bus CAN), le groupe de travail IEEE 802.3 publia la première norme SPE en tant que norme 100BASE-T1 dans l'alinéa 96 de la norme IEEE 802.3bw-2015. Le SPE est désormais en cours d'adaptation aux exigences de l'industrie.
Avec une infrastructure SPE universellement standardisée, il est possible pour la première fois d'utiliser Ethernet sur le terrain, qu'il s'agisse d'un réseau cloud ou un réseau de capteurs/actionneurs. Cette infrastructure empêche les perturbations dans le traitement des données et crée une base unifiée pour la communication. C'est à elle qu'on doit l'IIOT.
Les projets de normalisation suivants destinés aux connecteurs SPE sont en cours d'élaboration :
IEC 63171 – La norme de base comportant toutes les spécifications et séquences de test nécessaires (CD en cours de préparation)
IEC 63171-1 – Les connecteurs SPE de CommScope basés sur le verrouillage de type LC et destinés aux applications en environnement M1I1C1E1 (CDV disponible)
IEC 63171-2 – Les connecteurs SPE de Reichle & De-Massari pour les applications en environnement M1I1C1E1 (CD disponible)
IEC 63171-3 – Les connecteurs SPE de la société Siemon qui se composent d'une paire de célèbres connecteurs Tera et qui sont destinés aux applications en environnement M1I1C1E1 (NP disponible)
IEC 63171-4 – Les connecteurs SPE conçus par BKS et destinés aux applications en environnement M1I1C1E1 (NP disponible)
IEC 63171-5 – Les connecteurs SPE de la société Phoenix Contact se composent de la face de connecteur IEC 63171-2 et sont destinés aux applications en environnements M2I2C2E2 et M3I3C3E3 (CD disponible)
IEC 63171-6 (anciennement IEC 61076-3-125) - Les connecteurs SPE des sociétés HARTING et TE Connectivity qui sont destinés aux applications en environnements M2I2C2E2 et M3I3C3E3 (CDV disponible, FDIS en cours de préparation et publication finale en 2019)
En automatisation, le SPE permet de connecter plusieurs niveaux de champ via Gigabit Ethernet. Les perturbations dans le traitement des données sont désormais de l'histoire ancienne. De plus, avec TSN, chaque capteur dispose d'une capacité en temps réel.
Chaque longueur de 100 mètres de câble SPE pèse environ 1,6 kg de moins qu'un câble Ethernet standard. Grâce à cette réduction de poids, un opérateur ferroviaire peut réduire ses coûts d'exploitation d'environ 14 000 euros.
Comportant une seule paire de fils, les câbles SPE sont beaucoup plus fins, ils sont donc plus souples que les câbles Ethernet standard. Plus le câble est fin, plus il résiste aux cycles successifs de flexion et de torsion. Ces propriétés permettent d'assurer une durée de vie plus longue et de réaliser des économies de coûts. Le SPE est donc le câblage idéal pour les futures applications robotiques.
Ce type d'installation est connu sous le nom de « partage de câble », il implique la transmission d'un signal SPE sur un câble Ethernet à quatre paires. C'est théoriquement possible, mais difficile à appliquer. Les longueurs de transmission du SPE 1 Gbit/s sont actuellement limitées à 40 mètres. Pour garantir une transmission sûre, le câble doit être conforme à la norme Catégorie 7, ce qui est rarement le cas. Le SPE devrait être considéré comme un ajout pratique à la norme Ethernet et une solution de remplacement pour les bus de terrain.
Grâce à ses très petites prises, le SPE constitue la technologie idéale pour les capteurs de caméra modernes utilisés en milieu industriel. Ce genre d'environnement requiert des débits de données élevés pouvant être transmis par une interface petite et compacte. Notre système HARTING T1 Industrial répond à ces exigences, conformément à la norme IEC 63171-6.
Le réseau de partenaires industriels du SPE constitue le premier point de contact pour les utilisateurs souhaitant configurer des réseaux ou appareils SPE. Toutes les sociétés membres considèrent l'Ethernet à paire unique comme la base d'une croissance rapide et durable de l'Internet industriel des objets (IIOT). Le réseau partenaire gère son propre site Web sur l'Ethernet à paire unique, avec de plus amples informations.
T1 Industrial - Single Pair Ethernet
Transmission de l'Ethernet via seulement une seule paire de fils de cuivre. Le SPE est la technologie parfaite pour raccorder les dispositifs sur le terrain au réseau Ethernet. La technologie Single Pair Ethernet est rapide, peu encombrante, efficace en terme de coûts et facile à mettre en œuvre. L'équipement de simples capteurs, caméras et autres avec des interfaces Ethernet positionne la SPE comme le moteur de sujets tels que l'industrie intégrée et l'IIoT.
Disponible en tant que : CONNECTEUR DE CÂBLE | ASSEMBLAGE DE CÂBLE | CÔTÉ APPAREIL
Normes Ethernet à paires simples
Transfert de données sans barrière entre l'armoire et le terrain - L'Ethernet à paires simples modifie la communication industrielle. Pour que la technologie SPE soit largement disponible, la compatibilité des appareils, des câbles et des connecteurs est une priorité absolue. Ceci est garanti par la normalisation internationale.
IEC 63171-6
Avec la publication de la norme IEC 63171-6 en janvier 2020 par le comité de normalisation SC 48B de la CEI pour les technologies de connexion, la norme Single Pair Ethernet a été établie. La face d'accouplement conforme à la norme CEI 63171-6 T1 type industriel a été la première norme soumise par HARTING au SC 48B pour une face d'accouplement Ethernet à paire unique dès 2016. La publication de cette norme offre aux utilisateurs une base d'investissement fiable pour des réseaux IIoT évolutifs. Basé sur l'Ethernet à paire unique. La norme CEI 63171-6 (type industriel) est un document standard complet contenant toutes les spécifications et séquences de tests nécessaires, qui est incorporé dans les normes de câblage SPE actuelles de la série de normes ISO/CEI 11801-x pour le câblage structuré.
La mise en œuvre de la SPE dans les documents ISO/IEC 11801 est très importante car ce n'est que dans cette norme que les canaux de câblage sont décrits avec tous les paramètres nécessaires (longueur, nombre de connexions, largeur de bande et l'ensemble complet des paramètres de transmission, y compris NEXT, FEXT, propriétés de blindage, etc.
Cette connexion des normes de composants aux connecteurs et aux câbles fournit à tous les utilisateurs de SPE des lignes directrices claires pour la construction et l'essai de liaisons de transmission appropriées.
L'utilisation de composants de câblage autres que ceux décrits dans la norme ISO/IEC 11801-3 Amd.1, par exemple, est en principe possible, mais ils ne sont alors plus conformes à la norme et comportent un risque d'incompatibilité et de perte de fonction. C'est pourquoi l'ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 et la TIA TR-42 ont lancé début 2018 des processus de sélection internationaux pour définir des interfaces uniformes. Ces deux processus de sélection ont été lancés conjointement par l'IEEE 802.3, qui a demandé à l'ISO/CEI et à la TIA de formuler une recommandation pour une interface dépendante du média (MDI) SPE.
Plus de 20 comités d'experts nationaux ont participé à ce processus de sélection. Suite à ce processus de sélection, la face d'accouplement conforme à la norme IEC 63171-6, basée sur la proposition de HARTING T1 Industrial, a été généralement acceptée pour les applications industrielles et liées à l'industrie (M2I2C2E2 et M3I3C3E3).
EcoSystème Ethernet à paire unique
Les leaders mondiaux de la technologie soutiennent la norme IEC 63171-6
Les interfaces standardisées et uniformes sont la clé pour permettre aux fabricants de développer conjointement l'EcoSystème SPE comprenant des capteurs, des actionneurs, des contrôleurs et des techniques de raccordement et de permettre aux utilisateurs de créer des solutions adaptées d'automatisation à partir de ces composants.
Fondé en 2019, le SPE Industrial Partner Network, une association mondiale de leaders technologiques renommés, est uni derrière la mission de normalisation et la norme IEC 63171-6. Il offre au groupe d'utilisateurs émergents
Le réseau de partenaires fournit des recommandations claires pour le développement des futures applications de l'IIdO, est la plate-forme d'information centrale et offre aux utilisateurs la sécurité que la technologie doit être utilisée.
