Normen voor Single Pair Ethernet: meer snelheid en afstand in petto

Het SPE Industrial Partner

Network is in amper drie jaar uitgebreid van drie tot bijna 60 bedrijven. Tijdens een meeting van de vakpers op het hoofdkantoor van Harting –één van de initiatiefnemers van het netwerk– gaf managing director Ralf Klein een kijkje in de toekomst van de technologie achter SPE. Voor wie er mee aan de slag wil is er sinds enige tijd de Single Pair Ethernet product database, met inmiddels een kleine 400 producten van meer dan twintig bedrijven.

Single Pair Ethernet (SPE) heeft met alle aandacht voor duurzaamheid het tij aardig mee. Het tweedraadontwerp vergt met een tot 75% kleinere kabeldiameter ten opzichte van de ‘gewone’ twee- of vierpaars vaste Ethernet-bekabeling aanzienlijk minder koper. En ook verdere miniaturisering op het gebied van bijvoorbeeld de connectoren zorgt voor een besparing op grondstoffen. Dat werkt natuurlijk ook allemaal door op het gewicht. Dat is voor een installatie in een fabriek misschien niet zo relevant, maar zal bij toepassing in auto’s door het lagere gewicht gunstig doorwerken op de brandstofkosten.

IIoT

(073)

Single Pair Ether net 10BASE-T1 is in basis een tweedraads 10 Mbit/s Ethernet-netwerktechnologie met fysieke laag onder de IEEE 802.3cgspecificatie. Op Ethernet gebaseerde SPE-technologie ondersteunt transport van meerdere protocollen voor industrieel Ether net, waaronder Profinet, Ethernet/IP, Hart-IP en Modus TCP/IP. Het 10BASE-T1S-gedeelte van de specificaties zorgt voor een botsingsvrije, deterministische op Ethernet gebaseerde transmissie via een multi-drop netwerk zonder Ethernet-switches. Die barrièrevrije verbinding van apparaten tot op veldniveau maakt een kosteneffectief gebruik van Ethernet in de gehele industriële automatisering mogelijk. SPE is daarmee de backbone bij uitstek voor ononderbroken netwerken, van sensor tot cloud. Het huidige SPE IEEE802.3-protocollandschap biedt snelheden van 10 Mbit/s tot 10 Gbit/s,waarbij met de laagste snelheden afstanden tot circa 1000 meter kunnen worden overbrugd. Dit maakt dat SPE kan worden gebruikt in een breed scala aan industriële en gebouwinfrastructuurtoepassingen. Ondersteund door Power over Data Line (PoDL), TimeSensitieve Networking (TSN) en OPC Unificatie Architecturen (OPC UA) kan het voorzien in de IP-communicatie voor IIoT-oplossingen.

Sneller en verder

Maar ook voor toepassingen buiten de geijkte gebieden als proces, productie en infrastructuur wordt

Alle producten van Harting op het gebied van Single Pair Ethernet zijn, met die van andere fabrikanten uit het SPE Industrial Partner Network, te vinden in de SPE Product Data Base.

SPE steeds interessanter. Dat heeft volgens Ralf Klein, managing director bij Harting, te maken met een verdere evolutie van de normen, waarin niet alleen nog hogere transmissiesnelheden worden voorzien, maar ook een groter datatransmissiebereik per snelheidscategorie.

Een voorbeeld is de deelnorm IEEE802.3ch – MultiGigBASE-T1 (2,5/5/10 Gbit/s), waarin nu nog tot circa 15 meter wordt gerept, maar in de toekomst de 50 meter haalbaar moet kunnen zijn. Dat maakt de technologie met een bandbreedte van 4 GHz niet alleen interessant voor toepassing in personenauto’s, maar ook voor langere voertuigen als bussen en vrachtwagens. Nog grotere winsten in het bereik liggen er voor de ‘tragere’ versies in het verschiet, 1 Gbit/s (100250 m) en 100 Mbit/s (200-500 m).

Ook aan de kant van de snelheid ziet Ralf Klein nog de nodige ontwikkelingen, al zijn die nog wat verder weg in de toekomst. Voor 25/50 Gbit/s is met IEEE802.3cy al een naam aan de deelnorm opgehangen; voor 100 Gbit/s, vooralsnog alleen met glasvezel te realiseren, is dat nog niet het geval.

Een verdere evolutie van de normen voor SPE voorziet niet alleen in nog hogere transmissiesnelheden, maar ook een groter datatransmissiebereik per snelheidscategorie.

Pionieren

Het aantal toepassingen met hogere snelheden dan de nu gebruikelijke 10 Mbit/s is nog op één hand te tellen. Een leuke demo wat dat betref was te zien op de afgelopen SPS-beurs in Nürnberg. Hierbij werd een videoverbinding via 100 Mbit/s SPE tussen de stands van Harting en Hirschmann gerealiseerd. Afstand tussen de stands: 40 meter! Daar ligt volgens Klein ook al menig klantvraag: “Industriële gebruikers willen via Ethernet betrouwbaar over afstanden tot 100 meter met deze snelheden kunnen

Productnieuws

communiceren. Die eisen zullen met het voortschrijden van de techniek alleen maar toenemen. Op de Hanno- ver Messe zullen we laten zien wat er nu al mogelijk is.”

Marktoverzicht

Naast de technologie-ontwikkeling is ook het aanbod aan SPE-producten belangrijk voor wijdverbreide toepassing. Vanuit het SPE Industrial Partner Network, dat inmiddels uit een kleine 60 bedrijven bestaat, is vorig jaar de SPE Product Data Base gelanceerd. In deze database zijn de producten ingedeeld in zeven categorieën: connectiviteit ((PCB-)connectoren, paneeldoorvoeren, couplers), bekabeling, kabelassemblages, halfgeleider (PHYen schakel-chipsets, PoDL-controllers en gerelateerde ontwikkelboards), passieve componenten (trafo’s, filters, common mode spoelen, diodes), actieve componenten (managed en unmanaged switches, media converters) en SPE-devices (sensoren, regelaars, aandrijvingen, actuatoren).

Nieuwe producten

De komende jaren zal deze database flink worden uitgebreid, zo is de verwachting. Wat Harting betreft zullen daar in ieder geval een aantal op de Hannover Messe te introduceren operator interfaces bijkomen voor de industrie- en transportmarkt. Het betreft drukknoppen, keuzeschakelaars, sleutelschakelaars, signaalknoppen en noodstopknoppen in uitvoeringen met een diameter van 22,3 mm en 30,5 mm.

Kabelverbindingsklemmen

der een volledig geïsoleerde aandraai-doordruk klem, waardoor de veiligheid van de monteurs is gewaarborgd, voor het geval dat er op een onder spanning staande ader wordt gemonteerd.

Inlaatfilter

Enexis en Batenburg Energietechniek hebben de familie van veilige en gebruiksvriendelijke kabelverbindingsklemmen uitgebreid met de LV piercing Type 5-verbinder van fabrikant Pfisterer. Deze verbinder is geschikt voor kabels met een geleiderdoorsnede tot maximaal 240 mm2. Net als de andere verbindingsklemmen in het assortiment is de Type 5-verbin-

De LV piercing type-3 verbinder, die geïntroduceerd werd eind 2019, is geschikt voor een geleiderdoorsnede tot maximaal 95 mm2. De grotere klem, LV piercing Type-4-verbinder, is geschikt voor een geleiderdoorsnede van maximaal 150 mm2 en is sinds medio 2021 in gebruik. Bij de ontwikkeling van de verschillende type verbinders is intensief samen gewerkt met monteurs, uitvoerders, technische specialisten en productmanagers.

Met het inlaatfilter 5121 introduceert Schurter een serie compacte filters, die verkrijgbaar zijn als standaard of medische versie voor een nominale stroom tot 10 A/15 A. De filters zijn vooral geschikt voor toepassingen met een zeer kleine inbouwdiepte die tegelijkertijd een hoogfrequent filtering van het elektriciteitsnet vereisen. Het filter schermt hoogfrequente storingen die via kabels worden geleid of uitgestraald betrouwbaar af dankzij een volledig gesloten metalen afscherming en condensatoren. Storingen in het lagere frequentiebereik kunnen betrouwbaar worden gedempt met extra condensatoren en smoorspoelen op de printplaat. Vooral de storingen in het lage frequentiebereik < 10 MHz worden voornamelijk via de kabels geleid, zodat de filtercomponenten niet noodzakelijkerwijs bij de netingang hoeven te worden geplaatst en gewoon op de printplaat kunnen worden geplaatst.

Het SPE Industrial Partner Network bestaat inmiddels uit een kleine 60 bedrijven.

De filters zijn verkrijgbaar in drie montagevarianten: schroefmontage vanaf de voorzijde met kunststof flens, schroefmontage vanaf de voorof achterzijde met metalen flens en snap-in montage vanaf de voorzijde.

Hybride kabels Externe AC-DC stroomadapters

mens Sinamics S210 drives, nu met pvc buitenmantel.

Energie- en datatransmissie gebundeld in één kabel: hybride technologie wint aan populariteit bij steeds meer fabrikanten van aandrijvingen. Met het oog op deze voortdurende trend breidt Igus zijn chainflex-kabelassortiment uit met twee hybride kabels: een daarvan is de CF280.UL.H401 met pur mantel en een buigfactor tot 15 x d, geschikt voor het modulaire aandrijfsysteem ctrlXDrive van Bosch Rexroth voor synchrone servomotoren uit de MS2N-serie. De andere is de beproefde hybride kabel voor Sie-

Met meer dan 30 verschillende typen heeft Igus een grote portfolio van flexibele hybride kabels, die bestaat uit twee series: CF280.UL met pur buitenmantel en CF220.UL met pvc buitenmantel. De mantel van oliebestendig pvc is ideaal voor gebruik in de kabelrups vanwege zijn hoge slijtvastheid als het gaat om hoge aantallen cycli in droge ruimtes. Pvc is ontworpen voor omgevingstemperaturen van +5 °C tot +70 °C. Pur daarentegen heeft een uitzonderlijk hoge kerf- en oliebestendigheid. Dit maakt de halogeenvrije pur-kabels geschikt voor gebruik in kabelrupsen, vooral bij zeer hoge oliebelastingen. Bovendien werkt het betrouwbaar in een temperatuurbereik van -25 °C tot +80 °C.

De DTM familie van compacte medische en industriële AC-DC stroomadapters is uitgebreid met de DTM70 en DTM160 series. Hiermee bestrijkt deze familie vermogens van 36 W tot 300 W. Beide series zijn verkrijgbaar in Class I versies met een beschermende aardklem op de ingang en Class II versies met dubbele isolatiebescherming. De adapters zijn ondergebracht in een robuuste kunststof behuizing met afmetingen van slechts 120 x 52 x 31 mm (DTM70) en 150 x 70 x 38 mm (DTM160). De DTM70 is verkrijgbaar met een 12 V, 15 V, 18 V, 24 V, 36 V of 48 V uitgangsspanning. De DTM160 is er met een uitgangsspanning van 12 V, 24 V, 36 V of 48 V. De DTM70 en DTM160 series zijn geschikt voor 2x MOPP medische toepassingen en algemeen industrieel gebruik. Een bijzonder kenmerk is de standaard vergrendelbare DINuitgangsconnector, die voorkomt dat de uitgangsspanning van de adapter onbedoeld wordt uitgeschakeld. Door het hoge rendement en het lage stroomverbruik bij nullast van minder dan 150 mW voldoen de adapters aan de EU-verordening 2019/1782 (Eco-design eisen voor externe voedingen) en de US DOE Level VI specificatie.