Single Pair Ethernet (SPE) - nu även för e-kedjan med 4 års garanti

Single Pair Ethernet (SPE) är nyckeln till smart industriell automation, Industrial Internet of Things (IIoT). För första gången möjliggör detta standardiserad, utrymmes- och kostnadseffektiv Ethernet-kommunikation, inklusive den "sista metern" från molnet via styrskåpet till maskinen.

Single Pair Ethernet: Vad är det och hur fungerar det?

Nyckeln till industriell automation, Industrial Internet of Things (IIoT)
Den smarta fabriken är inte längre en generisk term, utan en synonym för en mängd utmaningar som företag står inför idag. Ämnen som standardisering, tillförlitlighet hos komplexa (IT-)system och hantering av ökande komplexitet nämns nästan enhälligt som de största utmaningarna i den fjärde industriella revolutionen. Detta blir till exempel tydligt när man tittar på den etablerade automationspyramiden. Kommunikation och datautbyte är begränsat - i sällsynta fall är befintliga Ethernet-bussar lämpliga för användning över hela linjen ända fram till fältenheterna. Installationsutrymmet på sensorerna eller ställdonen är för litet. De miljöparametrar som både rörliga och statiska Ethernet-kablar måste uppfylla under kontinuerlig användning ute på fältet är för krävande.

Allt detta kan nu förändras: Med Single Pair Ethernet (SPE) håller en Ethernet-buss och ett överföringsprotokoll på att hitta sin väg in i industrilandskapet som inte bara imponerar med sina små dimensioner utan också med sina enastående överföringsegenskaper. Både i vila och i mycket dynamiska applikationer som t.ex. i en energikedja.

Tekniskt sett beskriver Single Pair Ethernet överföringen av Ethernet (1000Base-T1) via endast två koppartrådar och möjliggör samtidig strömförsörjning (PoDL) utöver dataöverföring via Ethernet. Detta tekniksprång leder till en minskning av diametern med cirka 25% jämfört med en konventionell Ethernet-kabel. Detta white paper ger en översikt över den aktuella utvecklingsstatusen för SPE och visar de möjligheter som den nya överföringstekniken öppnar för industrin tack vare de betydande besparingarna i installationsutrymme och den därmed sammanhängande viktminskningen:

Titta gratis här

Vem driver på den nya SPE-tekniken?

SPE:s industriella partnernätverk
Single Pair Ethernet är den infrastrukturella grund som möjliggör IIoT och Industri 4.0. För att främja Single Pair Ethernet-tekniken för den snabbt växande IIoT-marknaden deltar igus i SPE Industrial Partner Networks tillsammans med andra starka partners som HARTING och TE Connectivity.

För en tillförlitlig etablering av hela det framtida SPE-ekosystemet utvecklas och antas också standarder för överföringsprotokoll, kablage och enhetskomponenter gemensamt och publiceras i IEEE 802.3 och IEC SC46C.

Som ett resultat av detta var det också möjligt att utforma den nya kabeln exakt för att passa T1-kontaktgränssnittet i partnerskap. Detta innebär att den hållbara skärmen på ett tillförlitligt sätt överförs till kontaktdonet, vilket säkerställer optimal elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). Kombinationen av chainflex-kabeln och SPE-kontakten är extremt robust: igus använder ett mycket nötningsbeständigt, skårtåligt PUR-mantel och kontakten har robusta låsmekanismer i metall med en PCB-sockel.

Mer information om partnernätverket

Varifrån kommer efterfrågan på denna nya Ethernet-teknik?

Framväxt...
Idag är Ethernet vanligt och etablerat som ett bussystem i hela byggnaden (1), på kontrollnivå (2) och upp till maskinstyrning (3). Mer djupgående system ner till ingångsnivån, t.ex. I/O-givare (4), mätinstrument och ställdon, ansluts vanligtvis med enkla kablar eller fältbussar. Därför är det inte möjligt att på ett intelligent sätt utnyttja ett universellt bussystem på teknikbasis.

Denna situation måste ändras för att spara in på gränssnitt och kopplingssystem och samtidigt öka utvärderingen av maskinrelevanta data. Detta kräver ett Ethernet-system som fullt ut kombinerar Ethernet-världen med IO-kablarnas små dimensioner. Detta behov är ursprunget till Single Pair Ethernet.

Ytterligare bakgrundsinformation finns i den tekniska intervjun med IEE-redaktionen: https://www.all-electronics.de/die-steckerfrage-entscheiden-die-anwender-niemand-anderes/

... och egenskaper hos SPE
I klassiska Ethernet-bussar finns det vanligtvis fyra trådpar. Med SPE kan säker dataöverföring realiseras på minsta möjliga utrymme, precis som på fältnivå. SPE kan integreras i företagens befintliga busstekniker, vilket gör det till det mest innovativa överföringsalternativet som för närvarande finns tillgängligt.

I den nätverksanslutna fabriken kan t.ex. åtkomsttiderna inom en produktionsprocess minskas ytterligare, även med distribuerade data, och data kan överföras ännu snabbare. Kombinationen av SPE-buss och kontaktyta sänker kostnaderna samtidigt som den tekniska nivån höjs och garanterar långsiktig användning över hela linjen tack vare kontaktkompatibilitet. Detta understryks ytterligare av kablage-komponenternas design:

Karakteristisk impedans på 100 Ω
Bandbredd på 600 MHz
Fasta parametrar som dämpning, returförlust och överhörningsdämpning
Full skärmning för att säkerställa överföringskvaliteten under extrema EMC-förhållanden
Tvåpoliga kontakter i litet utförande i skyddsklass IP20 och IP65/67

Hur kan SPE användas just nu?

Lång livslängd garanterad genom omfattande tester
Den avsevärt ökade överföringshastigheten med en samtidig minskning av diametern kommer att möjliggöra kostnadseffektiv anslutning av sensorer med stora datavolymer i framtiden. Användaren behöver inte kompromissa med kvaliteten. Den oljebeständiga och flamskyddade CFBUS.PUR.042 har genomgått omfattande tester i igus 3.800 kvadratmeter stora testlaboratorium. Precis som med hela chainflex kabelsortiment får kunden också 4 års garanti på Single Pair Ethernet-kabeln.

SPE är därför ett verkligt alternativ till andra bussystem i applikationer med små böjningsradier och små installationsutrymmen, t.ex. industriella kameraapplikationer eller positions- och övervakningssensorer. Sådana kamerasystem används främst som detekterings- och positioneringssystem. Tidigare var man tvungen att ansluta sådana sensorer i fält via bussgränssnitt med 4- eller 8-trådiga Ethernet-kablar. Med SPE kan varje sensor integreras direkt i det överordnade styrsystemet.

Därför rekommenderar våra kunder oss!

chainflex® användningsexempel i praktiken

Sensorer

"Våra kompaktkameror är inriktade på den viktiga kundfördelen med enkel installation ute på fältet. Vi lägger stor vikt vid högsta kvalitet. Från en längd på 5 meter använder vi endast industrikvalitativa busskablar från igus® för felfri dataöverföring. Konventionella kablar klarade inte av de mekaniska och elektriska belastningarna på lång sikt innan vi upptäckte chainflex® kablar."

Thomas Schmidgall, marknadschef
IDS Imaging Development Systems GmbH, Obersulm

Mer information om applikationen

Säkerhet även under mycket höga påkänningar

Anläggningsteknik

"På Fujitsu Siemens Computers, till exempel, uppnår vi för närvarande en verklig monteringsprestanda per komponent på 1,71 sekunder. Systemtillgänglighet är en mycket viktig fråga för oss. Vi är ett ISO-certifierat företag, och som sådant måste vi granska våra leverantörer med avseende på kvalitet och tillförlitlighet. Vid något tillfälle köpte vi våra kablar från igus® - och det löste de flesta av problemen."

Klaus Bonath, försäljningschef
IPTE Tyskland GmbH, Heroldsberg

Mer information om applikationen

Robotiserad

"Många välkända tillverkare inom fordonsindustrin använder utan avbrott vår speciella rengöringsprocess med den robotiserade heavy duty-borsten, som är kärnan i vårt tekniska center. Ursprungligen var alla robotkablar skyddade mot mekaniska skador på fabriken. Detta fungerade dock inte. Vi letade därför efter en teknisk lösning som skulle skydda de olika kablarna på ett säkert och permanent sätt."

Martin Weber
Wandres GmbH, Buchenbach-Wagensteig

Mer information om applikationen