Viitorul cablării Ethernet pentru comenzi, senzori și actuatoare DDS NETCOM AG
În industrie astăzi, cablurile de instalare din categoria componentelor Cat.7 sau Cat.8 sunt instalate în mare parte. Datorită proprietăților lor de transmisie fizică, acestea sunt extrem de puternice, dar și dificile, costisitoare și în mod corespunzător complexe de instalat. Cu toate acestea, în industrie, pentru a putea integra în mod eficient senzori și actuatori care necesită lățimi de bandă reduse în rețeaua OT, avem nevoie de un cablu mai ușor și mai subțire, care să poată suporta PoDL (Power over Data Lines), precum și date și putere pe distanțe mari. poate transfera. Vestea bună: aceasta va fi disponibilă în viitor.
Acesta este „Single Pair Ethernet” sau SPE pe scurt. Este un standard de cablare și rețea care alimentează practic fiecare senzor sau actuator cu energie electrică și poate comunica prin rețeaua Ethernet. Cu SPE este deja posibil astăzi să conectați dispozitive cu o rată de biți de 10 Mbit/s pe o distanță de max. 1000m și opțional pentru a utiliza tehnologia PoDL pentru alimentarea electrică (standard Ethernet IEEE P802.3cg 10Mbit/s). Acest lucru ar putea înlocui toate tehnologiile fieldbus cu viteze de date de sute de kbit/s până la 10 Mbit/s. Gama largă de max. 1000m este cel mai important criteriu. În plus, SPE poate fi utilizat și în medii îndepărtate și potențial explozive, deoarece este posibilă alimentarea de la distanță a dispozitivelor finale.
Ethernet pereche simplă este deja utilizat cu succes în industria auto. Sistemele de cablaje și rețelele din interiorul vehiculelor au beneficiat foarte mult de munca pe care echipele de dezvoltare auto au făcut-o în colaborare cu partenerii lor de cablu și conector. Această lucrare a avut ca rezultat publicarea standardului tehnologic IEEE 802.3bw, 100BASE-T1 pentru rețelele din vehicul în 2015. Sistemele inovatoare de asistență a șoferului și afișajele intensive din punct de vedere al calculului necesită rețele de comunicații rapide și rentabile, deoarece vehiculele de astăzi schimbă o cantitate enormă de date în timp real, precum și firmware și software între unitățile de control electronic (ECU). IEEE 802.3bw (100BASE-T1) a fost creat prin dezvoltarea unui nou protocol de transmisie strat fizic (PHY) pentru care este suficientă o singură pereche de fire.
Astăzi 100BASE-T1 permite transmiterea datelor audio, video, auto conectate, firmware/software și date de calibrare în vehicule cu protocoale Ethernet pentru punte audio video (AVB) printr-un cablu de pereche torsadată neecranat. Protocoalele AVB dezvoltate de grupul de lucru IEEE Time-Sensitive Networking oferă o latență deterministă scăzută, noduri sincronizate și conturarea traficului (categorizarea traficului de date). Aceste aspecte sunt importante pentru comunicarea diferitelor tipuri de informații în sistemele auto, deoarece 100BASE-T1 poate fi utilizat pentru a transfera diferite tipuri de date cu priorități diferite (rata de date scăzută cu prioritate ridicată sau rata de date ridicată cu prioritate mică și sincronizare de timp).
În producția și automatizarea proceselor, succesele industriei auto cu SPE au fost bine recunoscute. În prezent sunt dezvoltate două noi standarde de cablu pentru a permite utilizarea pe căi de transmisie lungi în aceste industrii. IEC 61156-13 și IEC 61156-14 descriu cabluri simetrice cu o singură pereche cu proprietăți de transmisie de până la 20 MHz pe distanțe de până la 1000 m, care acceptă 10 Mbit/s pentru aplicații în principal industriale. Tipul de cablu este destinat canalelor ecranate care acceptă și alimentarea de la distanță. Partea 13 descrie cablurile SPE pentru cablarea orizontală a podelei. Acest tip de cablu are un conductor de cupru solid cu diametrul nominal cuprins între 0,64 și 1,7 mm. Partea 14 este destinată cablării flexibile (cablarea zonei de lucru).
Astăzi, multe organizații se străduiesc să finalizeze tehnologia Ethernet Single Pair pentru o utilizare cu succes în industrie. Dezvoltarea unui Advanced Physical Layer (APL) pentru Ethernet este în curs de desfășurare, care poate fi utilizat în automatizarea și instrumentarea proceselor pentru a putea utiliza dispozitive de teren în locații îndepărtate și potențial explozive. Puterea electrică și datele sunt transmise către dispozitivele de câmp printr-un cablu SPE cu pereche torsadată ecranat. Utilizarea mult așteptată a „Ethernet până la sfârșitul câmpului” va fi cu siguranță posibilă până în 2021/2022.
În 2016, au fost publicate standardul IEEE 802.3bp 1000BASE-T1 pentru rate de date mai mari și standardul SPE IEEE 802.3bu pentru Power over Data Lines (PoDL) prin Ethernet pereche simplă răsucite simetrică. Aceasta a fost o altă etapă importantă în dezvoltarea SPE. Standardele pentru cabluri și conectori SPE sunt în prezent elaborate de diferite organisme internaționale și naționale de standardizare și organizații de utilizatori. Există standarde de cablu pentru aplicații pe distanțe mari cu proprietăți de transmisie de până la 20 MHz (IEC 61156-13 și -14), precum și pentru aplicații cu viteze de date mai mari și proprietăți de transmisie de până la 600 MHz și distanțe de până la 40m (IEC 61156-11 și -12) fiecare pentru o instalare fixă și flexibilă. Standardul pentru cablarea flexibilă este în prezent în pregătire. Sunt pregătite șase noi standarde pentru conectori pentru diferitele aplicații. Patru dintre acești conectori SPE conform IEC 63171, părțile 1-4, sunt clasificați pentru mediul de birou (IP20), IEC 63171-5 și IEC 63171-6 specifică conectorii SPE pentru mediul industrial (IP65/67).
Standardul „Cablare generică pentru spațiile clienților ISO/IEC 3WD TR 11801 partea 9906 - raport tehnic: canale de cablare echilibrate cu o pereche de până la 600 MHz” descrie canale simetrice cu o singură pereche pentru suportul aplicațiilor Ethernet cu o singură pereche conform standardelor IEEE 802.3 SPE. Aceste standarde specifică faptul că 1000 Mbit/s (IEEE 802.3bp) până la 40 m, 100 Mbit/s (IEEE 802.3bw) cu cabluri neecranate de până la 15 m sau 10 Mbit/s (IEEE 802.3cg) până la 1000 m sunt permise, prin care proiectarea cablului și diametrul firului determină intervalul posibil.
Ca urmare a acestor activități de standardizare și cercetare pentru SPE și a progreselor realizate, scopul este acum de a face tehnologia Ethernet Single Pair utilizabilă în sectorul industrial cât mai repede posibil. Cu o gamă cuprinzătoare de componente, dispozitive și aplicații pentru tehnologia Ethernet Single Pair, Industria 4.0 devine scalabilă, deterministă și pe deplin compatibilă.
Pentru a îndeplini cerințele de producție și automatizare a proceselor, standardele IEEE 802.3 sunt în curs de dezvoltare și îmbunătățire constantă. Un grup de lucru IEEE P802.3ch pentru Multi-Gig Automotive Ethernet a fost fondat cu scopul de a dezvolta în continuare standardul IEE 802.3 pentru mai mult de 1 Gbit/s pentru Automotive Ethernet. În plus, există proiecte de cercetare pentru a face acest standard utilizabil pentru sectorul industrial și sectorul construcțiilor. Avantajele tehnologiei SPE în ceea ce privește miniaturizarea și reducerea greutății, combinate cu o tehnologie simplă de conectare, fac această inovație interesantă pentru tehnologia de automatizare, automatizarea proceselor, cablarea clădirilor, tehnologia feroviară, industria auto și multe alte aplicații. Cablurile, conectorii și componentele active ieftine și fiabile care sunt conforme cu standardele SPE fac ca toate subsistemele dintr-o fabrică să fie mai mic și mai puțin spațiu necesar pentru controlul puterii și temperaturii. Cablarea și instalarea componentelor semnificativ mai simple vor reduce, de asemenea, costurile cu materialele și forța de muncă.
Cabluri cu fibră optică pentru distanțe mari de transmisie și cabluri Ethernet ecranate CAT7/Cat.8 din cupru cu patru perechi de fire pentru rate de date ridicate de 10 Gbit/s vor continua să fie utilizate. Cu toate acestea, în viitor, datele senzorului, actuatorului și PLC vor putea transmite datele înregistrate către autostrăzile centrale de date fără gateway-uri de protocol corespunzătoare și fără interfețe proprietare. Suntem convinși că întregul sector industrial poate beneficia de acest lucru. In acest sens. Vă vom ține la curent.