Wat betekent Single Pair Ethernet (of kort SPE) en hoe verschilt het van gebruikelijk ethernet?
Single Pair Ethernet-kabels zijn koperen kabels die alleen een getwist aderpaar (single pair) bevatten dat ze voor de gegevensoverdracht, bijvoorbeeld in industriële toepassingen, gebruiken. Maar de conventionele ethernetkabels uit het LAN-gebied resp. industriële ethernetkabels gebruiken afhankelijk van de overdrachtssnelheid 2 of 4 aderparen. De Single Pair Ethernet-technologie is daarom de slanke, lichtgewicht en materiaalbesparende ethernetontwikkeling voor veel huidige en toekomstige toepassingen.
Waar is SPE voor ontwikkeld?
Industrie 4.0 en het Industrial Internet of Things (IIoT) vereisen een uniforme netwerkinfrastructuur over alle niveaus en systemen heen en de gegevensoverdracht in realtime.
Het klassieke Ethernet dat in de automatiseringspiramide al alle bovenste lagen met elkaar verbindt, is voor de aansluiting van het onderste veldniveau vaak niet geschikt omdat de kabels omslachtig aan te sluiten en overgedimensioneerd zijn. Momenteel hebben daarom conventionele Veldbussen op deze punten nog voordelen ten opzichte van de ethernetstandaard. Zij zijn het die de informatie-uitwisseling van sensoren en actuatoren met het besturingsniveau (SPS) regelen. Deze BUS-systemen moeten nu zo spoedig mogelijk worden vervangen door SPE-systemen en bijbehorende SPE-kabels.
Uw voordelen van Single Pair Ethernet op een rijtje:
- Vervanging van veldbussen door toekomstbestendige Single Pair Ethernet-systemen.
- Uniformisering van de technologie in op IP gebaseerde netwerken, van sensor naar ERP of in de cloud ten gunste van slimme fabrieken.
- Miniaturisering van de kabel bespaart materiaal en kosten en is gewichts- en ruimtebesparend. Juist bij de netwerkverbinding van sensoren en actuatoren speelt ruimte een essentiële rol.
- Eenpaars kabelontwerp maakt een aanzienlijk snellere, eenvoudigere installatie ter plaatse mogelijk en reduceert het storingspotentieel bij de assemblage.
- Kostenefficiëntie door het wegvallen van extra gateways die tot nu toe voor de verbinding van de veldbussen met het hogere standaardethernet dienden. De aansluiting van het veldniveau kan met de toepassing van SPE zonder deze vertaler plaatsvinden.
- SPE maakt met behulp van PoDL (Power over Data Line) de voeding van eindapparaten met tot 50W via de datakabel mogelijk. Vergelijkbaar met PoE, dat zich al bij het hedendaagse Ethernet heeft bewezen.
- Open bekabelingsstandaard met compatibele bekabelingscomponenten is geschikt voor universeel gebruik in de gehele automatiseringsindustrie.
Hoe gaat het verder met SPE?
Om ervoor te zorgen dat de nieuwe technologie ook snel in de fabrieken arriveert, moesten uniforme communicatieprotocollen worden gecreëerd. Dat is inmiddels gebeurd. De protocolnormen conform IEEE 802.3 definiëren de technische randvoorwaarden voor Single Pair Ethernet-overdrachten in industriële toepassingen; het industriële stekkergezicht "T1 Industrial Style" wordt door de IEC 63171-6 genormeerd.
De IEEE 802.3-werkgroep heeft normen gedefinieerd voor verschillende SPE-use cases.
| SPE standard | Bit rate | Cable length point to point | Cable length point to point |
|---|---|---|---|
| shielded | unshielded | ||
| IEEE 802.3ch | 2,5/5,10 Gbit/s | 15 m | - |
| IEEE 802.3bp | 1 Gbit/s | 40 m | 15 m |
| IEEE 802.3bw | 100 Mbit/s | 40 m | 15 m |
| IEEE 802.3cg | 10 Mbit/s | 1000 m and more | - |
LAPP is lid van het SPE Industrial Partner Network, een consortium van bekende bedrijven die de SPE-technologie samen aan een doorbraak willen helpen.
Het netwerk van partners streeft naar een integrale SPE-infrastructuur: de innovatieve technologie moet niet alleen betrouwbare overdrachten garanderen, maar ook gestandaardiseerde interfaces en systeemcomponenten beschikbaar houden. De basis hiervoor is al gelegd door de definitie van normen en nauwe samenwerking met internationale normcommissies.