Ethernet jednoparowy przyspiesza cyfryzację produkcji

Ethernet jednoparowy (SPE) to ważna i szybko zyskująca na znaczeniu technologia komunikacji przemysłowej, która zapewnia wiele korzyści ekonomicznych związanych z łatwością budowy sieci oraz przynosi wysoką jakość i funkcjonalność komunikacji definiującą na nowo architekturę systemów automatyki w celu osiągnięcia zintegrowanej produkcji cyfrowej. SPE łączy też automatykę przemysłową z głównym nurtem innowacyjnych rozwiązań takich jak Internet Rzeczy (IoT), Przemysł 4.0 i 5G.

Dodaj do ulubionych źródeł w Google
Posłuchaj
00:00

Niższy koszt instalacji i zrównoważony rozwój

Konstrukcja dwuprzewodowa SPE obniża koszty instalacji dzięki mniejszej średnicy kabla o ponad 75%, ułatwiającej układanie przewodu, niższej wadze, a więc także niższej cenie, mniejszym rozmiarom złączy wynikających z użycia tylko dwóch pinów. Cieńszy i prostszy kabel w SPE zapewnia ponadto o 30% większy dopuszczalny promień zgięcia niż było to w zwykłym Ethernecie kategorii 5. W ten sposób rozwiązanie jednoparowe stało się optymalną metodą wspierania zrównoważonego rozwoju technologii komunikacyjnych przy niezwykle ograniczonym wykorzystaniu surowców, takich jak miedź i tworzywa sztuczne.

Inteligentne polowe urządzenia brzegowe

Dwuprzewodowy Ethernet umożliwia tworzenie inteligentnych urządzeń polowych, w tym czujników, siłowników, czujników wizyjnych, robotów, sterowników, styczników, monitorów drgań i napędów silnikowych. Takie urządzenia wykorzystywane są na styku (brzegu) instalacji, po to, aby przekazywać dane dotyczące realizowanych operacji nieprocesowych, w tym pomiary jakości i wydajność produkcji, monitorowanie zasobów i stanów, diagnostyki maszyn w zakresie konserwacji predykcyjnej. Informacje z brzegowych czujników przekazywane są do systemów zarządzania produkcją, aplikacji biznesowych i systemów w chmurze. Z użyciem SPE można podłączyć więcej takich komponentów przy mniejszej komplikacji i kosztach.

Do obsługi SPE producenci półprzewodników przygotowali specjalizowane układy kontrolerów w postaci System-on-Chip (SoC) co sprawia, że realizacja komunikacji stała się tania i dostępna. Dzięki temu, że takie układy scalonych kontrolerów wykorzystywane są też w innych urządzeniach i sprzęcie masowego użytku, dodanie SPE do wielu komponentów, w tym tych istniejących już na rynku nie jest problemem.

Zasilanie przez linię danych

Ethernet SPE umożliwia zasilanie urządzeń końcowych z użyciem linii danych, w ramach standardu PoDL (IEEE 802.3bu). Daje to ogromną wygodę i jeszcze bardziej poprawia wydajność instalacji, gdyż energia zasilająca dla wielu urządzeń końcowych w sieci może być dostarczana za pomocą tej samej pary przewodów komunikacyjnych. Specyfikacja standardu obejmuje kilka opcji mocy i napięć o wartości 12, 24 i 48 V. Napięcie 12 V jest wygodne w przypadku aplikacji zasilanych bateryjnie i mobilnych, podczas gdy 24 V to typowe napięcie dla paneli sterowania i sterowników w systemach automatyki, 48 V przydaje się w bardzo rozległych instalacjach, gdzie przewody sieciowe są bardzo długie, a więc spadek napięcia na nich mógłby zakłócić działanie urządzeń.

Aplikacje wielopunktowe bez switcha

Specyfikacja 10BASE-T1S dla Ethernetu jednoparowego gwarantuje bezkolizyjną, deterministyczną transmisję danych w sieci wielopunktowej bez konieczności użycia switchy Ethernetowych, co zapewnia jeszcze większe oszczędności kosztów instalacji, gdyż nie ma potrzeby stosowania wielu dodatkowych elementów infrastruktury sieciowe i ponoszenia kosztów ich zasilania.

Od 10 Mbps aż do 10 Gbps

Protokołu SPE IEEE802.3 obsługuje prędkości od 10 Mbps do 10 Gbps dzięki czemu SPE może być używany w szerokim zakresie zastosowań przemysłowych, aż po dołączanie z jego użyciem wysokorozdzielczych czujników wizyjnych, skanery lidarowych lub laserowych niezbędnych w aplikacjach robotyki, w tym cobotach lub autonomicznych pojazdach wykorzystywanych w centrach logistycznych i automatycznych magazynach.

Standardowe złącze

Złącze wykorzystywane w aplikacjach SPE zostało zdefiniowane w ramach międzynarodowego standardu IEC 63171-6 definiującego zastosowania przemysłowe. Interfejs połączeniowy T1 dla przemysłu opisany został w normie IEC 63171-6 i jest objęty standaryzacją firmy HARTING od 2016 r. Jest on obecnie międzynarodowym ustandaryzowanym interfejsem domyślnym dla sieci SPE w środowiskach M3I3C3E3 (przemysł).

IEC 63171-6 (przemysłowy) to kompletny dokument standardu ze wszystkimi niezbędnymi specyfikacjami i sekwencjami testowymi, który jest włączony do aktualnych standardów okablowania SPE opublikowanych w ISO/ IEC 11801-3 + AMD 1 i nadchodzącej specyfikacji ANSI/TIA 568.5 dla okablowania przemysłowego. Standard obejmował szeroką gamę możliwych wariantów interfejsu dla różnych średnic kabli i specjalnych zastosowań od IP20 do M8/M12 dla IP65/67 ze śrubą i blokadą Push-Pull.

Wsparcie dla inżynierów

W 2019 r. firma HARTING i 6 innych przedsiębiorstw założycielskich utworzyły globalną organizację SPE Partner Network w celu w celu zwiększenia tempa rozwoju i dostępności wszystkich komponentów wykorzystywanych w jednoparowym Ethernecie. Celem tej inicjatywy jest ponadto edukacja branży na temat tej nowej technologii i korzyści z wdrożenia zintegrowanej produkcji cyfrowej.

Fundacja sieci partnerów Ethernet Single Pair obejmuje obecnie ponad 50 firm z całego świata. Wspólnym celem wszystkich członków jest ożywienie środowiska SPE. W tym celu wszyscy jej uczestnicy wnoszą swoje kompetencje do wspólnego rozwoju międzynarodowej standaryzacji, opracowywania wszystkich niezbędnych pojedynczych komponentów i urządzeń, a tym samym do szybszego wprowadzania technologii SPE na rynek. W ten sposób sieć przedstawia korzyści płynące ze współpracy przemysłowej, wspólnego rozwoju i bliskiej współpracy z korzyścią dla przemysłu i przyszłych użytkowników tej technologii.

Przyszłość SPE

Ethernet jednoparowy (SPE) rozszerza zastosowanie Ethernetu, aby rozwiązać wiele problemów technicznych w przemysłowych procesach dyskretnych, procesach ciągłych i zastosowaniach, gdzie w grę wchodzą dodatkowe czynniki niebezpieczne (aplikacje iskrobezpieczne). Wydajna, szybka komunikacja danych w połączeniu z inicjatywami ODVA i działaniami fundacji OPC zapewnia płynną transmisję danych i wymianę informacji przez systemy sterowania, operacje, systemy biznesowe oraz do aplikacji w chmurze bezpośrednio z czujników, siłowników i innych urządzeń brzegowych.

W przyszłości SPE stworzy bazę do nowoczesnych systemów przemysłowych i zmniejszy bariery we wdrażaniu nowych technologii. Już dzisiaj z użyciem SPE, firmy przemysłowe mogą łatwiej korzystać z najnowszego, najbardziej zaawansowanego sprzętu, oprogramowania i aplikacji. Większa przepustowość pozwoli na tworzenie aplikacji o wyższych wymaganiach w zakresie komunikacji danych, w tym sterowania napędami, analizy obrazów i rzeczywistości rozszerzonej. Specyfikacja SPE ułatwi też zapewnienie bezpieczeństwa informatycznego, które staje się bardzo ważne w obecnych czasach.

Zaawansowane zastosowania

Dwa kluczowe przykłady użycia SPE to okablowanie w panelu sprzętu sterującego silnikiem i podłączenie oprzyrządowania w podkategoriach niebezpiecznych SPE T1S i T1L. Iskrobezpieczne aplikacje procesowe korzystają z zaawansowanej warstwy fizycznej Ethernet (APL) z funkcjami specyficznymi dla aplikacji, które przenoszą Ethernet i EtherNet/IP na urządzenia brzegowe.

Udział zaawansowanej warstwy fizycznej APL w ODVA, OPC Foundation, FieldComm Group oraz PROFIBUS i PROFINET International (PI) w duchu współpracy przynosi korzyści zarówno sprzedawcom, jak i użytkownikom. Współpraca ta obejmuje również aplikacje T1L w obszarze bezpiecznym, w których stosuje się wspólne praktyki instalacyjne i infrastrukturę wspólną dla wszystkich technologii. Wyższa prędkość APL jest ogromnym ulepszeniem starszej technologii automatyzacji procesów, takiej jak magistrale protokołu Fieldbus.

 

McKenzie Reed, Technology Manager

HARTING Polska Sp. z o.o.
ul. Duńska 11, 54-427 Wrocław
tel. +48 71 352 81 71, pl@HARTING.com

 

Chcesz częściej widzieć nasze artykuły w Google? Dodaj ElektronikaB2B do ulubionych źródeł
Powiązane treści
Pierwszy w Polsce hackathon wdrożeniowy HackNation 2025 - nagrody: 500 tys. zł
Będzie dofinansowanie cyfryzacji małych i średnich przedsiębiorstw
Zobacz więcej w kategorii: Technika
Komunikacja
Konfiguracja bramek MGate MB3000-G2: tryb Transparent i Agent w praktyce
Produkcja elektroniki
Analiza przyczyn wad montażu SMT i ograniczenia systemów inspekcyjnych
Produkcja elektroniki
Dokumentacja do wyceny montażu PCBA – jak przygotować kompletny pakiet danych?
Produkcja elektroniki
Ochrona antystatyczna fundamentem nowoczesnej produkcji
Komponenty
Niewielka uszczelka, ogromne znaczenie. Jak uszczelnienia FOF decydują o skuteczności ekranowania EMC obudów?
Komponenty
Folie termoprzewodzące elektroizolujące – jak jednocześnie odprowadzać ciepło i izolować elektrycznie?
Zobacz więcej z tagiem: Elektromechanika
Gospodarka
Więcej zaawansowanych i wytrzymałych rozwiązań połączeniowych - Farnell nawiązuje współpracę z Amphenol Nexus Technologies
Gospodarka
Czy ultradźwiękowe głośniki MEMS zmienią rynek audio?
Prezentacje firmowe
Golten - jakość połączeń od płytki PCB po szynę DIN - Jak dobór materiałów, kontrola procesu i automatyzacja produkcji przekładają się na niezawodność złączy

Zobaczyć obiekt oczami radaru, czyli dlaczego potrzebujemy laboratorium do pomiarów RCS?

Radar postrzega świat inaczej niż człowiek. Zamiast obrazu tworzonego przez światło widzialne rejestruje echo wysłanej fali elektromagnetycznej. Na odpowiedź radarową obiektu wpływają nie tylko jego rozmiary, lecz także kształt, zastosowane materiały, częstotliwość oraz kierunek obserwacji. Dlatego dwa przedmioty o podobnych wymiarach mogą być dla radaru widoczne zupełnie inaczej. Jak zatem sprawdzić, co radar rzeczywiście "widzi"? Służą temu pomiary RCS, prowadzone między innymi w specjalistycznych laboratoriach, które zapewniają kontrolowane i powtarzalne warunki oraz umożliwiają uzyskanie dokładności wymaganej w danym zastosowaniu.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów