Mix Ethernetu i interfejsu M8/M12 w jednej konstrukcji

Jednoparowy Ethernet (Single-pair Ethernet, SPE) znacznie poprawia elastyczność automatycznych sieci w środowisku przemysłowym. We wcześniejszych rozwiązaniach, sieci Ethernet pozwalały komunikować się z główną sterownią, gdzie centralne oprogramowanie steruje całym procesem produkcyjnym, która z kolei wysyłał sygnały do odbiorników I/O, tj. do poszczególnych, programowalnych sterowników logicznych lun lub komputerów przemysłowych. Jednak połączenie tego typu ‘zatrzymywało się’ przed maszyną, podczas gdy dzięki SPE Ethernet może teraz dotrzeć aż do poziomu czujnika czy elementu wykonawczego.

‘Zasadniczo czujniki i siłowniki mówiły jednym językiem, który trzeba było przekonwertować na Ethernet, aby uzyskać spójny system. Teraz tak już nie jest’ mówi McKenzie Reed, menedżer odpowiedzialny za rozwój standardów w Harting.

Seria 63171 norm ISO IEC stanowi tzw. specyfikację ‘matki’ w przypadku SPE i wielu producentów opracowało wersje zgodne z tym standardem. Na przykład firma Weidmüller we współpracy z Reichle & De-Massari (R&M) opracowała 63171-2, interfejs oparty na IP20. Z kolei we współpracy z Phoenix Contact powstała kolejna specyfikacja 63171-5, oparta na interfejsie IP67. Harting samodzielnie opracował standard 63171-6, który działa zarówno w środowiskach IP20, jak i IP67.

'IEC 63171-6 to miedzynarodowy standard dla jednoparowych interfejsów Ethernet w zastosowaniach przemysłowych. Interfejs stykowy T1 dla przemysłu opisany w normie IEC 63171-6 został objety standaryzacja przez firme HARTING w 2016 r. i jest obecnie miedzynarodowym ustandaryzowanym interfejsem domyslnym dla sieci SPE w srodowiskach M3I3C3E3 (przemysł). IEC 63171-6 (styl przemysłowy) to kompletny dokument standardu ze wszystkimi niezbednymi specyfikacjami i sekwencjami testowymi, który jest właczony do aktualnych standardów okablowania SPE opublikowanych w ISO/IEC 11801-3 + AMD 1 i nadchodzacego ANSI/ TIA 568.5 dla okablowania przemysłowego . Standard obejmował szeroka game mozliwych wariantów interfejsu dla róznych srednic kabli i specjalnych zastosowan od IP20 do M8/M12 dla IP65/67 ze sruba i blokada PushPull' czytamy na stronie Harting.

Złącza M8 i M12 od dawna są stosowane w sieciach Ethernet, jednak pojawienie się technologii SPE otwiera zestaw zupełnie nowych, kluczowych funkcji. W ramach standardu 63171-6 Harting opracował rozwiązanie wykorzystujące złącze M8 w celu dalszego rozszerzenia możliwości automatyzacji, poprzez połączenie przesyłu zasilania i danych. To rozwiązanie wykorzystuje dwa przewody przeznaczone dla jednoparowego Ethernetu i dwa dodatkowe dedykowane przewody, wykorzystywane w celu zwiększenia transmisji mocy. Oprócz sygnału komunikacji, dwa przewody SPE mogą przenosić  zasilanie (Power over Data Line, PoDL), jednak istnieje ograniczenie takiego przesyłu do 50 W. Aby ten próg przekroczyć, trzeba poświęcić na to dwa piny zasilania, tak więc aby zaspokoić większe zapotrzebowanie na energię, należy zrezygnować z obudowy M8 i przejść na korpus M12. Dalsze wariacje, w tym także modele wykraczające poza M12, będą wprowadzane na rynek pod wspólną specyfikacją 63171-7.

Z kolei Weidmüller opracowuje standardowy M12 z pięcioma stykami (4 × 8 amperów na styk plus uziemienie funkcjonalne lub uziemienie chronione). Ideą tego złącza jest połączenie SPE i zasilania z wykorzystaniem standardu PoDL. Standard IEEE 802.3bu zapewnia 15 klas mocy, z klasami od 9 do 15 dla PoDL, zaprojektowanych specjalnie dla jednoparowego Ethernetu. W zależności od długości i rozmiaru żyły kabla, PoDL umożliwia zasilanie urządzeń o mocy 50W.

W zastosowaniach wymagających większej mocy (siłowniki, małe silniki lub przetwornice częstotliwości), złącze M12 zgodne ze standardem 63171-7 jest jednym interfejsem, który zapewnia dwa redundantne zasilacze, L1, N1, L2, N2 oraz uziemienie funkcjonalne plus SPE. TE Connectivity zaprezentowało w 2021 roku swój hybrydowy system do transmisji danych SPE i jednoczesnego zasilania. Organizacja Single Pair Ethernet System Alliance potwierdziła, że ​​propozycja TE zapewnia dodatkową moc dla wielu aplikacji, w których technologia PoDL osiąga swoje granice. Cztery styki mocy plus uziemienie funkcjonalne w połączeniu z połączeniem danych SPE we złączu TE M12 oferują technologię złącza odpowiednią dla kompaktowych, zdecentralizowanych urządzeń końcowych.