Single Pair Ethernet (SPE) - agora também para calhas articuladas com 4 anos de garantia

Single Pair Ethernet (SPE) é a chave para a automação industrial inteligente, a Internet Industrial das Coisas (IIoT). Pela primeira vez, isto permite uma comunicação Ethernet normalizada, económica e com economia de espaço, incluindo o "último metro" da nuvem através do armário de distribuição para a máquina.

Single Pair Ethernet: o que é a Single Pair Ethernet e como funciona?

A chave da automatização industrial, a Internet Industrial das Coisas (IIoT)
A fábrica inteligente já não é um termo genérico, mas um sinónimo de uma multiplicidade de desafios que as empresas enfrentam atualmente. Temas como a normalização, a fiabilidade de sistemas (TI) complexos e o controlo da complexidade crescente são quase unanimemente citados como os maiores desafios da quarta revolução industrial. Isto torna-se claro, por exemplo, quando se olha para a pirâmide de automação estabelecida. A comunicação e a troca de dados são limitadas - em casos raros, os barramentos Ethernet existentes são adequados para utilização até aos dispositivos de campo. O espaço de instalação nos sensores ou actuadores é demasiado pequeno. Os parâmetros ambientais que os cabos Ethernet móveis e estáticos têm de cumprir durante a utilização contínua no campo são demasiado exigentes.

Tudo isso pode mudar agora: com o Single Pair Ethernet (SPE), um protocolo de barramento e transmissão Ethernet está a encontrar o seu caminho no cenário industrial, que não só impressiona pelas suas pequenas dimensões, mas também pelas suas excelentes propriedades de transmissão. Tanto em repouso como em aplicações altamente dinâmicas, como numa calha articulada.

Tecnicamente, a Single Pair Ethernet descreve a transmissão de Ethernet (1000Base-T1) através de apenas dois fios de cobre e permite a alimentação simultânea de energia (PoDL), para além da transmissão de dados via Ethernet. Este salto tecnológico conduz a uma redução do diâmetro de cerca de 25% em relação a um cabo Ethernet convencional. Este manual técnico fornece uma visão geral do atual estado de desenvolvimento do SPE e mostra as oportunidades que a nova tecnologia de transmissão abre para a indústria, graças à poupança significativa de espaço de instalação e à redução de peso associada:

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Quem está a impulsionar a nova tecnologia SPE?

A Rede de Parceiros Industriais SPE
A Single Pair Ethernet é a base da infraestrutura que torna possível a IIoT e a Indústria 4.0. Para promover a tecnologia Single Pair Ethernet para o mercado IIoT em rápido crescimento, a igus está a participar nas Redes de Parceiros Industriais SPE com outros parceiros fortes, como a HARTING e a TE Connectivity.

Para o estabelecimento fiável de todo o futuro ecossistema SPE, as normas para protocolos de transmissão, cablagem e componentes de dispositivos estão também a ser desenvolvidas e adoptadas em conjunto e publicadas na IEEE 802.3 e na IEC SC46C.

Como resultado, o novo cabo também foi concebido para se adaptar perfeitamente à interface do conetor T1 em parceria. Isto significa que a blindagem duradoura é transferida de forma fiável para o conetor, garantindo assim uma compatibilidade electromagnética óptima. A combinação do cabo chainflex e do conetor SPE é extremamente robusta: a igus utiliza um revestimento PUR altamente resistente à abrasão e ao entalhe e o conetor possui mecanismos de bloqueio metálicos robustos com um soquete PCB.

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De onde vem a procura desta nova tecnologia Ethernet?

Surgimento...
Atualmente, a Ethernet é comum e está estabelecida como um sistema de bus em todo o edifício (1), ao nível do controlo (2) e até ao sistema de controlo da máquina (3). Sistemas mais aprofundados até ao nível de entrada, como sensores I/O (4), dispositivos de medição e actuadores, são normalmente ligados com cabos simples ou bus de campo. Consequentemente, não é possível uma utilização inteligente num sistema de bus universal numa base tecnológica.

Esta situação tem de ser alterada, de modo a poupar interfaces e sistemas de acoplamento e, ao mesmo tempo, aumentar a avaliação dos dados relevantes para a máquina. Para tal, é necessário um sistema Ethernet que combine totalmente o mundo Ethernet com as dimensões reduzidas do cabo IO. Esta necessidade é a origem da Ethernet de par único.

Para mais informações, consultar a entrevista técnica com a equipa editorial do IEE: https://www.all-electronics.de/die-steckerfrage-entscheiden-die-anwender-niemand-anderes/

... e especificações da SPE
Os barramentos Ethernet clássicos têm normalmente quatro pares de núcleos. Com a SPE, a transmissão segura de dados pode ser efectuada no menor espaço possível, tal como no terreno. A SPE pode ser integrada nas tecnologias de bus existentes nas empresas, tornando-se assim a opção de transmissão mais inovadora atualmente disponível.

Na fábrica ligada em rede, por exemplo, os tempos de acesso dentro de um processo de produção podem ser ainda mais reduzidos, mesmo com dados distribuídos, e os dados podem ser transferidos ainda mais rapidamente. A combinação do bus SPE e da face do conetor reduz os custos e, ao mesmo tempo, eleva o nível técnico e garante uma utilização a longo prazo em todos os sectores, graças à compatibilidade dos conectores. Este facto é ainda mais realçado pela conceção dos componentes da cablagem:

Impedância de onda caraterística de 100Ω
Largura de banda de 600MHz
Parâmetros fixos como a atenuação, a perda de retorno e a atenuação de "cross-talk
Blindagem total para garantir a qualidade da transmissão em condições extremas de compatibilidade electromagnética
Conectores de encaixe bipolares de tipo pequeno com classe de proteção IP20 e IP65/67

Como pode a SPE ser usada agora?

Elevada vida útil garantida através de testes exaustivos
O aumento significativo da taxa de transmissão e a redução simultânea do diâmetro permitirão a ligação económica de sensores com elevados volumes de dados no futuro. O utilizador não tem de comprometer a qualidade. O CFBUS.PUR.042, resistente a óleo e retardador de chamas, foi extensivamente testado no laboratório de testes da igus com 3.800 metros quadrados. Tal como acontece com toda a gama de cabos chainflex, o cliente também recebe uma garantia de 4 anos no cabo Ethernet de par único.

O SPE é, portanto, uma alternativa real a outros sistemas de barramento em aplicações com pequenos raios de curvatura e pequenos espaços de instalação, por exemplo, aplicações de câmaras industriais ou sensores de posicionamento e monitorização. Estes sistemas de visão por câmara são utilizados principalmente como sistemas de deteção e posicionamento. Anteriormente, estes sensores tinham de ser ligados no terreno através de interfaces de bus com cabos Ethernet de 4 ou 8 fios. Com o SPE, cada sensor pode ser integrado diretamente no sistema de controlo de nível superior.