Ethernet a coppia singola
Dal sensore al cloud senza barriere: SPE è il fattore abilitante per l'IIoT. Con una sola coppia di fili, SPE rende intelligente il livello di campo, risparmiando spazio e costi.
Single Pair Ethernet (SPE) trasmette dati via Ethernet a velocità fino a 1 Gbit/s con un solo doppino, rendendola la soluzione perfetta per l'IIoT e la comunicazione senza barriere tra sensori e cloud. Scoprite le soluzioni HARTING per la connettività e il cablaggio Single Pair Ethernet e scoprite i casi d'uso di SPE, gli standard, l'ecosistema e perché Single Pair Ethernet è l'abilitatore ideale per l'IIoT.
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L'Ethernet a coppia singola spiegata in modo semplice
La vostra guida rapida: Scoprite la Single Pair Ethernet con il nostro eBook gratuito e i nostri brevi video.
Che cos'è l'Ethernet a coppia singola?
Single Pair Ethernet (SPE) è un nuovo standard tecnologico che trasmette dati via Ethernet a velocità da 10Mbit/s a 1GBit/s con una sola coppia di fili, rendendolo la soluzione infrastrutturale perfetta per IIoT e le fabbriche intelligenti. Allo stesso tempo, Single Pair Ethernet consente l'alimentazione dei dispositivi terminali tramite Power over Data Line (PoDL). Le distanze di trasmissione fino a 1000 metri rendono Single Pair Ethernet particolarmente interessante per l'utilizzo nell'automazione di processo.
Il livello del campo diventa intelligente
Single Pair Etherner rende intelligente il livello del campo. Permette di collegare senza barriere apparecchiature, sensori/attuatori e molto altro ancora tramite comunicazioni end-to-end basate su IP fino al livello del campo. Grazie alla possibilità di integrare le interfacce Ethernet su semplici sensori, telecamere, dispositivi di lettura/ID o apparecchiature simili, diventa possibile implementare l'Industria Integrata e l'IIoT.
SPE offre un vantaggio decisivo rispetto ai sistemi bus o alle interfacce analogiche di corrente/tensione, che si trovano ancora oggi sul campo. L'utilizzo di SPE semplifica la parametrizzazione, l'inizializzazione e la programmazione. La configurazione, il funzionamento e la manutenzione delle apparecchiature diventano più efficienti e più convenienti. Gli SPE nelle macchine, nei robot e nella tecnologia ferroviaria contribuiscono anche a risparmiare peso e spazio. Il cablaggio completo è più semplice e anche notevolmente più veloce da installare.
I vantaggi di Single Pair Ethernet
Il trasferimento di dati a velocità Gigabit via Ethernet con un solo paio di fili e la contemporanea alimentazione dei dispositivi hanno un grande potenziale e offrono molti vantaggi.
La domanda di Single Pair Ethernet
La tendenza alla digitalizzazione sta sollevando nuove aspettative per la tecnologia di comunicazione e di cablaggio, come l'alta disponibilità, i brevi tempi di accesso, il trasporto veloce dei dati e la trasmissione sicura di grandi quantità di dati in un'ampia varietà di ambienti applicativi. Allo stesso tempo, i dispositivi, i cavi e la tecnologia di connessione devono diventare più potenti, più piccoli e più robusti, oltre a offrire un elevato grado di modularità e compatibilità. Con Single Pair Ethernet (SPE), si sta affacciando sul mercato una nuova tecnologia che soddisfa i nuovi requisiti.
L'automotive come pioniere
Il Single Pair Ethernet è già stato implementato nelle nuove generazioni di automobili, in sostituzione del CAN e di altri sistemi bus. In futuro le funzioni di controllo, comunicazione e sicurezza saranno gestite uniformemente tramite Ethernet. Si tratta di un prerequisito fondamentale per la guida in rete o successivamente autonoma.
SPE nell'automazione industriale
L'uso di Single Pair Ethernet è utile anche nell'automazione industriale. Il cablaggio a coppia singola è veloce, poco ingombrante, economico e facile da implementare. L'equipaggiamento di semplici sensori, telecamere e simili con interfacce Ethernet rende SPE un elemento trainante di temi quali l'industria integrata e l'IIoT. In questo modo si riduce il livello di intelligenza del campo e l'impegno per la parametrizzazione, l'inizializzazione e la programmazione.
Come HARTING innova per SPE
HARTING si affida a un'alleanza tra industria, standardizzazione e ricerca per la crescita di Single Pair Ethernet. Nell'ambito di questa alleanza, i comitati di standardizzazione internazionali hanno completato un processo di selezione in più fasi a favore della faccia di accoppiamento SPE di HARTING Technology Group. Questo garantisce anche la sicurezza della pianificazione per i progettisti di nuovi dispositivi o tecnologie di sensori/attuatori, consentendo loro di avviare attivamente l'implementazione di Single Pair Ethernet nella rispettiva tecnologia dei dispositivi.
Per HARTING, la SPE è un argomento tecnologico e il punto di partenza per molti nuovi sviluppi di prodotto. Per l'utente, tuttavia, la SPE non è solo un'opportunità, ma anche una sfida. Questa nuova tecnologia è sicura quanto la soluzione esistente? SPE può essere utilizzato anche nell'automazione di processo con linee di lunghezza pari a 1000 m? Quanta potenza può utilizzare il dispositivo finale? Quando saranno disponibili i connettori e i cavi SPE e saranno adeguatamente standardizzati? HARTING prende molto sul serio queste domande e ha deciso di rispondere nell'ambito di una partnership tecnologica.
Il programma WIPANO (“Knowledge and Technology Transfer through Patents and Standards”) è un'iniziativa del Ministero Federale dell'Economia e dell'Energia che contribuisce a questo obiettivo. HARTING, l'Università di Reutlingen e LEONI collaborano al progetto comune NG200 su questioni urgenti di SPE e integrano contemporaneamente i loro risultati nel processo di standardizzazione internazionale. Di recente, con la norma IEC 61076-6, è stato compiuto un importante passo avanti verso la definizione di un cablaggio a peso e spazio ridotti per una faccia di accoppiamento a coppia singola compatibile con l'industria.
Ethernet a coppia singola - FAQ
Single Pair Ethernet (SPE) garantisce per la prima volta l'uso economico di Ethernet in ogni aspetto dell'automazione industriale. L'Ethernet a coppia singola utilizza una sola coppia di fili per trasmettere dati a velocità fino a 1GBit/s. Ciò rende SPE ideale per le applicazioni industriali nell'era di Industria 4.0 e IIoT. L'eBook gratuito intitolato Single Pair Ethernet fornisce informazioni dettagliate sull'Ethernet a coppia singola.
L'Ethernet convenzionale richiede due o quattro coppie di fili. In confronto, SPE ha un solo doppino. Ciò contribuisce a ridurre i costi e il peso e, grazie alle sue dimensioni ridotte, consente l'accesso a nuovi dispositivi e al conseguente livello di campo industriale. SPE costituisce quindi la base per l'IIoT.
Anche la trasmissione di potenza è stata standardizzata per i nuovi standard di trasmissione SPE. PoDL Power over Data Line è il termine utilizzato per descrivere l'alimentazione effettiva fino a 50W.
La tecnologia Ethernet basata su IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 è già disponibile oggi e fornisce una velocità di trasmissione di 1 Gbit/s su una sola coppia di fili di rame. L'IEEE sta attualmente lavorando a un ulteriore standard per velocità di trasmissione dati ancora più elevate, fino a 10 Gbit/s (IEEE 802.3ch), necessarie per sensori ad alta risoluzione e trasmissioni video. Inoltre, è in fase di sviluppo uno standard per soli 10 Mbit/s (IEEE 802.3cg). Questo standard consente distanze di trasmissione fino a 1.000 metri e può quindi sostituire quasi tutti i tipi di bus di campo.
Lo sviluppo di SPE è iniziato con lo standard BroadR-Reach, sviluppato da Broadcom Corporation. Dopo che l'industria automobilistica, che aveva bisogno di sostituire il bus CAN, ha individuato questo nuovo metodo di trasmissione basato su TCP/IP, il gruppo di lavoro IEEE 802.3 ha rilasciato il primo standard SPE come standard 100BASE-T1 nella clausola 96 di IEEE 802.3bw-2015. SPE è in fase di adattamento ai requisiti dell'industria.
Grazie all'infrastruttura SPE universalmente standardizzata, per la prima volta è possibile utilizzare Ethernet a livello di campo, dal cloud fino alle reti di sensori-attuatori. In questo modo si evitano interruzioni nell'elaborazione dei dati e si crea una base unificata per la comunicazione. Questo ha reso possibile l'IIoT.
I seguenti progetti di standardizzazione per i connettori SPE sono attualmente in fase di elaborazione:
IEC 63171 - Standard di base con tutte le specifiche e le sequenze di test necessarie (CD in preparazione)
IEC 63171-1 - Connettori SPE di CommScope basati sull'interblocco LC per applicazioni M1I1C1E1 (CDV disponibile)
IEC 63171-2 - Connettori SPE di Reichle & De-Massari per applicazioni M1I1C1E1 (CD disponibile)
IEC 63171-3 - Connettori SPE della società Siemon basati su una coppia di noti connettori Tera per applicazioni M1I1C1E1 (NP disponibile)
IEC 63171-4 - Connettori SPE di BKS per applicazioni M1I1C1E1 (NP disponibile)
IEC 63171-5 - Connettori SPE della società Phoenix Contact basati sulla faccia del connettore IEC 63171-2 per applicazioni M2I2C2E2 e M3I3C3E3 (CD disponibile)
IEC 63171-6 (ex IEC 61076-3-125) - Connettori SPE delle aziende HARTING e TE Connectivity per applicazioni M2I2C2E2 e M3I3C3E3 (CDV disponibile, FDIS in preparazione e pubblicazione finale 2019)
Nel campo dell'automazione, SPE consente di collegare i livelli di campo utilizzando Ethernet Gbit/s. In questo modo le interruzioni nell'elaborazione dei dati appartengono al passato e con TSN ogni sensore è in grado di funzionare in tempo reale.
Ogni 100 metri di cavo SPE pesa circa 1,6 kg in meno rispetto al cavo Ethernet standard. Grazie a questa riduzione di peso, un operatore ferroviario può risparmiare circa 14.000 euro di costi operativi.
Con una sola coppia di fili, i cavi SPE sono molto più sottili e quindi più flessibili dei cavi Ethernet standard. Più il cavo è sottile, più è in grado di sopportare cicli di flessione e torsione. Il risultato è una maggiore durata e un risparmio sui costi. SPE è quindi il cablaggio ideale per le future applicazioni robotiche.
Si tratta della cosiddetta condivisione del cavo, che prevede la trasmissione di SPE su un cavo Ethernet a quattro coppie. È teoricamente possibile, ma non pratico. La lunghezza di trasmissione per 1GBit SPE è attualmente limitata a 40 metri. Per garantire una trasmissione sicura, il cavo dovrebbe essere conforme allo standard Cat. 7. Questo è raramente il caso. SPE deve essere visto come un'aggiunta pratica allo standard Ethernet e come una sostituzione dei bus di campo.
Grazie agli zoccoli molto piccoli, SPE è la tecnologia ideale per i moderni sensori di telecamere nelle applicazioni industriali. Essi necessitano di elevate velocità di trasmissione dei dati attraverso un'interfaccia piccola e compatta. Il nostro HARTING T1 Industrial soddisfa questi requisiti in conformità alla norma IEC 63171-6.
La rete di partner industriali SPE è il primo punto di contatto per gli utenti che desiderano creare reti o dispositivi SPE. Tutte le aziende che ne fanno parte vedono in Single Pair Ethernet la base per una crescita rapida e sostenibile dell'Industrial Internet of Things (IIoT). La rete di partner gestisce il proprio sito web.
T1 Industriale - Ethernet a coppia singola
Trasmissione di Ethernet attraverso una sola coppia di fili di rame. SPE è la tecnologia perfetta per collegare i dispositivi di campo alla rete Ethernet. La tecnologia Single Pair Ethernet è veloce, poco ingombrante, economica e pronta per essere implementata. L'equipaggiamento di semplici sensori, telecamere e altro ancora con interfacce Ethernet fa di SPE il motore di temi quali l'industria integrata e l'IIoT.
Disponibile come: CONNETTORE CAVO | GRUPPO CAVO | LATO DISPOSITIVO
Standard Ethernet a coppia singola
Trasferimento di dati senza barriere tra Clould e il livello di campo - Single Pair Ethernet sta cambiando la comunicazione industriale. Per rendere la tecnologia SPE ampiamente disponibile, la compatibilità di dispositivi, cavi e connettori è una priorità assoluta. Ciò è garantito dalla standardizzazione internazionale.
IEC 63171-6
Con la pubblicazione della norma IEC 63171-6 nel gennaio 2020 da parte del comitato normativo IEC SC 48B per la tecnologia di connessione, è stato definito lo standard Single Pair Ethernet. Lo standard per la faccia di accoppiamento IEC 63171-6 T1 Industrial Style è stato il primo standard presentato da HARTING all'SC 48B per una faccia di accoppiamento Single Pair Ethernet già nel 2016. La pubblicazione di questo standard offre agli utenti una base di investimento affidabile per reti IIoT a prova di futuro basate su Single Pair Ethernet.IEC 63171-6 (Industrial Style) è un documento standard completo con tutte le specifiche e le sequenze di test necessarie, che viene incorporato negli attuali standard di cablaggio SPE della serie di standard ISO/IEC 11801-x per il cablaggio strutturato.
L'implementazione di SPE nei documenti ISO/IEC 11801 è molto importante perché solo in questo standard i canali di cablaggio sono descritti con tutti i parametri necessari (lunghezza, numero di connessioni, larghezza di banda e l'insieme completo dei parametri di trasmissione, compresi NEXT, FEXT, proprietà di schermatura ecc.
Questo collegamento degli standard dei componenti ai connettori e ai cavi fornisce a tutti gli utenti di SPE linee guida chiare per la costruzione e il collaudo di collegamenti di trasmissione appropriati.
L'utilizzo di componenti di cablaggio diversi da quelli descritti nella norma ISO/IEC 11801-3 Amd.1, ad esempio, è possibile in linea di principio, ma in tal caso non sono più conformi alla norma e comportano il rischio di incompatibilità e perdita di funzionalità. Per questo motivo, all'inizio del 2018 ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 e TIA TR-42 hanno avviato processi di selezione internazionali per definire interfacce uniformi. Questi due processi di selezione sono stati co-iniziati da IEEE 802.3, che ha richiesto a ISO/IEC e TIA una raccomandazione per una SPE Media Depended Interface (MDI).
Al processo di selezione hanno partecipato oltre 20 comitati di esperti nazionali. In seguito a questo processo di selezione, la faccia di accoppiamento conforme a IEC 63171-6, basata sulla proposta di HARTING T1 Industrial, è diventata generalmente accettata per le applicazioni industriali e connesse (M2I2C2E2 e M3I3C3E3).
Ecosistema Ethernet a coppia singola
I leader tecnologici mondiali sostengono lo standard IEC 63171-6
Interfacce standardizzate e uniformi sono la chiave per consentire ai produttori di sviluppare congiuntamente lo SPE-EcoSystem a partire da sensori, attuatori, unità di controllo e tecnologie di connessione e agli utenti di creare soluzioni di automazione adeguate a partire da questi componenti.
Fondata nel 2019, la SPE Industrial Partner Network, un'associazione globale di rinomati leader tecnologici, è unita dietro la missione di standardizzazione e lo standard IEC 63171-6. Offre agli emergentiun'ampia base di investimento per le reti IIoT su base SPE. La rete si è prefissata il compito di promuovere SPE come tecnologia per il mercato IIoT in rapida crescita.
La rete di partner fornisce raccomandazioni chiare per lo sviluppo di future applicazioni IIoT, è la piattaforma informativa centrale e offre agli utenti la sicurezza che la tecnologia è affidabile.
