Kabely pro Single Pair Ethernet: kam směřujeme?

Která SPE řešení jsou výhodnější oproti stávajícím komunikačním standardům?

V průmyslové komunikaci je Single Pair Ethernet (SPE) považován za jeden z nejdůležitějších trendů budoucnosti. Mezi výhody nové technologie připojení pouze jedním párem vodičů patří vysoká rychlost přenosu dat, menší nároky na prostor a nižší náklady. Ale ve kterých konkrétních aplikacích je v budoucnu myslitelné použití, jaké typy kabelů jsou k tomu zapotřebí a jak si stojí SPE ve srovnání se stávajícími komunikačními standardy? HELUKABEL se těmito otázkami zabýval ve webináři „Single Pair Ethernet Cabling“ v rámci série „SPE Pioneer Summit“.

V průmyslovém prostředí v současnosti existují různé komunikační systémy, jako je Profinet, CAT 5e a 6a, průmyslový Ethernet nebo EtherCAT. Single Pair Ethernet má potenciál nahradit tyto technologie v mnoha aplikacích – díky přenosu dat gigabitovou rychlostí a současnému napájení pouze jedním párem vodičů. Chytré, flexibilní, prostorově a nákladově úsporné řešení umožňuje komunikaci v reálném čase na vysoké úrovni.

Základním předpokladem pro využití SPE je mít zavedenou správnou technickou infrastrukturu – od terminálů a konektorů až po kabeláž. Aby se výrobcům a uživatelům přechod usnadnil, byly pro SPE definovány stejné klasifikace kabelů, jaké se již používají pro Profinet:

  • Typ A: vodiče s pevným jádrem pro trvalou instalaci
  • Typ B: vodiče s laněnými jádry pro flexibilní aplikace nebo vibrace
  • Typ C: vodiče s laněnými jádry pro vysoce dynamické aplikace (jako jsou vlečné řetězy)
  • Typ R: torzně testované kabely s laněnými jádry pro robotické aplikace

Kabely pro vlečné řetězy a robotiku se liší především příslušným stíněním, které je speciálně navrženo pro pevnost v ohybu a torzi.

Každý typ kabelu může být také vybaven různými materiály pláště, aby optimálně vyhovoval příslušné aplikaci.Kabely typu A a B jsou typicky stíněné PVC, ale na výběr je také spousta alternativ bezhalogenových, bezpečných pro potraviny nebo odolných vůči oleji a chemikáliím s různými možnostmi pancéřování. Kabely typu C mohou být vyrobeny z PUR, PVC a Santoprenu, kabely pro roboty typu R mohou být také vyrobeny z PUR a Santoprenu.

PlášťBez
halogenů
Zpomalující hořeníNízká kouřivostCenaOdolnost
olejům
Odolnost
opakovaným

ohybům
Odolnost
proti oděru
Možnosti
UL testu

plamenem
PVC ULneanonenízkástřednístřednímediumVW1, FT1, FT4
FRNC/LS0H/
LSZH
anoanoanostřednínízkánízkánízkáVW1, FT1, FT4
PEanoneanostřednínízkánízkánízkáne
PUR ULanočástečněčástečněvysokávysokávysokávysokáVW1, FT1, CFT
TPE (Santoprene)nečástečněčástečněvysokávysokávysokávysokáVW1, FT1, CFT
TPE (Santoprene)anonečástečněvysokávysokávysokávysokáne

Tabulka 1: Vlastnosti různých materiálů pláště kabelů SPE

Pokud jde o přenos dat, Single Pair Ethernet nabízí několik variant s různou rychlostí přenosu dat a dosahem:

  • 10BASE-T1: rychlost přenosu dat až 10 Mbit/s, dosah až 1.000 m
  • 100BASE-T1: rychlost přenosu dat až 100 Mbit/s, dosah až 40 m
  • 1000BASE-T1: rychlost přenosu dat až 1 Gbit/s, dosah až 40 m
  • MultiGigBASE-T1: rychlost přenosu dat až 2,5 / 5 / 10 Gbit/s, dosah až 15 m

V průmyslovém prostředí je v současné době přikládán největší význam 10BASE-T1 a 1000BASE-T1. V budoucnu otevře další potenciál technologie MultiGig, která je stále ve vývoji. HELUKABEL zařadil do svého portfolia již tři různé SPE kabely pro 10BASE-T1 a 1000BASE-T1 a sortiment neustále rozšiřuje.

Pokud porovnáte různé existující technologie průmyslové komunikace s SPE, můžete vidět mnoho různých výhod v závislosti na aplikaci. Například 10BASE-T1 boduje ve srovnání s Profibus PA s výrazně vyšším frekvenčním rozsahem, který umožňuje přenos dat až 320krát vyšší rychlostí – dostatečně rychle například pro přenos videí.

 Profibus PA / Foundation FieldbusSPE 10BASE-T1L
PrůřezAWG 18 plné nebo laněné / AWG 16 laněné
Max. vzdálenostaž 1900 m v bezpečných oblastech, až 1000 m v nebezpečných oblastech (FISCO napájení podle IEC 60079-11)až 1000 m (TI phy DP83TD510E >
2000 m Peer-to-Peer)
Impedance100 +- 20 ohmů @ 31,25 kHz100 +- 15 ohmů @ 20 MHz
Frekvenční rozsahaž 39 kHzaž 20 MHz
Max. přenosová rychlost 31,25 kbit10 Mbit
Typický konektorM12 a-kódovaný 4 PIN IP67
7/8 palcový PI67
M8/M12 SPE IEC 63171-6

Tabulka 2: Porovnání SPE 10BASE-T1 s Profibus PA

Ve srovnání s technologií USB nabízí 1000BASE-T1 i MultiGigBASE-T1 výrazně vyšší datovou rychlost a dosah a také výkonnější napájení. 1000BASE-T1 také přesvědčí menším průměrem kabelu, a tedy nižší hmotností, menší potřebou mědi a těsnějšími poloměry ohybu než kabeláž s Profibus DP, CAN nebo průmyslovým Ethernetem.

SrovnáníProfibus DPSPE 1000BASE-T1SPE 1000BASE-T1SPE výhody
nebo nevýhody
 pro vlečné řetězypro vlečné řetězypro vlečné řetězy 
PrůřezAWG 23/19AWG 26/19AWG 22/19 
Přenosová rychlost12 Mbit1 Gbit83x vyšší přenosová
rychlost
Průřez kabelu8,0 mm4,9 mm6,3 mmo 21-38% menší prostor
Max. vzdálenost100 m*40 mnevýhoda v délce
Napájeníne(hybridní)PoDL do 50 Wvčetně napájení
Hmotnost kabelu~ 77 kg/km~ 29 kg/km~ 50 kg/kmo 35-60% snížená
hmotnost
Obsah mědi25 kg/km16 kg/km24 kg/kmo 4-36 % méně mědi
Poloměr ohybu
96 mm59 mm76 mmo 20-39% menší
poloměr ohybu

*při max. rychlosti 12 Mbit

Tabulka 3: Porovnání SPE 1000BASE-T1 s Profibus DP

Více informací se můžete dozvědět na webináři „Single Pair Ethernet (SPE) Cabling“, který společnost HELUKABEL nedávno uskutečnila v rámci SPE Industrial Partner Network pod sérií „SPE Pioneer Summit“. Expert společnosti HELUKABEL Horst Messerer přináší podrobnou prezentaci o výhodách technologie SPE ve srovnání se stávajícími komunikačními standardy a vysvětluje, které kabely a konektory jsou již na trhu k dispozici. Webinář je v angličně kdykoli zdarma přístupný zde.

Portrait of Horst Messerer
Horst Messerer je produktový manažer pro datovou, síťovou a sběrnicovou technologii.
zpět