WAGO (z) dźwignią do Single Pair Ethernet

Rolety opuszczają się, gdy tylko zaświeci słońce i podnoszą się od razu, kiedy nadejdą chmury. Drzwi otwierają się, gdy znajdziesz się w ich zasięgu, a światło zapala się automatycznie, kiedy idziesz korytarzem. Do realizacji tych funkcji w inteligentnych budynkach niezbędna jest szybka transmisja danych. Idealnym rozwiązaniem, spełniającym to wymaganie, jest technologia Single Pair Ethernet.

Single Pair Ethernet (w skrócie SPE) to „prawdziwa” sieć ETHERNET, realizowana za pomocą tylko jednej pary przewodów zamiast dwóch lub czterech, jak to zwykle ma miejsce w przypadku standardowych połączeń ETHERNET. „W przyszłości każda komunikacja, która obecnie nadal odbywa się za pośrednictwem cztero- lub ośmioprzewodowej sieci ETHERNET albo sieci WLAN, będzie mogła być realizowana za pomocą SPE“ – mówi Marco Henkel, wiceprezes ds. zarządzania technologią w WAGO. Technologia ta podlega standaryzacji Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Zapewnia to interoperacyjność między urządzeniami SPE różnych producentów.

W przyszłości Ethernet jednoparowy znajdzie zastosowanie m.in. w systemach sterowania budynkami, np. roletami, drzwiami czy oświetleniem. Ten rodzaj transmisji danych będzie również wykorzystywany w aplikacjach przemysłowych, obejmujących automatyzację procesów. Z szybkiej komunikacji będą w szczególności korzystać bardziej zaawansowane czujniki, które dostarczają aplikacjom dużą ilość danych za pośrednictwem standardowych protokołów sieci obiektowych opartych na ETHERNET. W aplikacjach IIoT użytkownicy SPE będą mogli korzystać z kompleksowej komunikacji IP – „z czujnika do chmury“.

Single Pair Ethernet może zatem stać się kluczową technologią w IIoT i Przemyśle 4.0. Nie będzie jednak jedyną opcją transmisji danych, ponieważ komunikacja może odbywać się na wiele sposobów i za pośrednictwem różnych mediów. Single Pair Ethernet jest jednak akceleratorem komunikacji między czujnikami a chmurą. Wynika to z faktu, że SPE ma wiele wersji, które mogą zastąpić poprzednie wielożyłowe rozwiązania komunikacyjne. Należą do nich 10BASE-T1L, PoDL i Multidrop lub 10BASE-T1S. Ponadto SPE umożliwia kompleksową komunikację IP punkt-punkt.

Oprócz zalet w zakresie komunikacji, istnieją również inne plusy, które sprawiają, że jednoparowy Ethernet jest technologią przyszłości. Na przykład, jego zasięg wynosi maks. 1000 metrów bez używania aktywnych elementów infrastruktury. W porównaniu z bezprzewodowymi opcjami transmisji danych, SPE ma tę przewagę, że jest w stanie zapewnić wyższą dostępność i bezpieczeństwo transmisji ze względu na swój przewodowy charakter.

„SPE to nie tylko technologia, SPE to standard – i to standard IEEE dla najróżniejszych rozwiązań IT i OT“, mówi z przekonaniem Marco Henkel. W jego mniemaniu Single Pair Ethernet stanowi remedium na problemy już na poziomie meta (tzn. jeszcze przed przejściem do bitów i bajtów), ponieważ nie wymaga angażowania dużych zasobów, przez co wspiera zrównoważony rozwój. SPE potrzebuje tylko dwóch przewodów do komunikacji. W wybranych zastosowaniach mogą one być nawet używane jednocześnie do zasilania urządzeń końcowych i czujników za pośrednictwem „Power over Data Line“. Potrzeba mniej miedzi i mniej materiału izolacyjnego. Przewód jest lżejszy i dlatego wymaga mniej zasobów transportowych, co z kolei oznacza, że można go transportować więcej. Dzięki temu cała logistyka jest bardziej wydajna. Mówiąc prościej: otrzymujesz więcej mocy komunikacyjnej w przeliczeniu na kilogram, jednostkę objętości lub kontener transportowy. Ponadto SPE przyczynia się do zmniejszenia śladu CO₂ w produkcji, transporcie, a także podczas użytkowania budynków oraz w innych aplikacjach.

Ponieważ do komunikacji SPE wykorzystywane są tylko dwa przewody, zamiast czterech lub ośmiu, czas potrzebny zarówno na wykonanie oprzewodowania, jak i ewentualne rozwiązywanie problemów jest krótszy, co z kolei pozwala ograniczyć zasoby, a także koszty. Lżejsze, jednoparowe oprzewodowanie SPE zajmuje również mniej miejsca w tak zwanym „cyfrowym suficie“. Czy to w budynkach biurowych, w galeriach handlowych, szpitalach, czy też pokojach hotelowych – oprzewodowanie wielu urządzeń prowadzi się właśnie w sufitach podwieszanych. Ze względu na dużą liczbę wymaganych urządzeń końcowych, przestrzeń może być tam mocno ograniczona. Podłączenie oświetlenia, czujników obecności, kamer IP i innych urządzeń do sieci SPE wymaga mniejszej ilości przewodów i zajmuje mniej miejsca. Zmniejsza się przez to obciążenie ogniowe budynku, co stanowi istotny aspekt bezpieczeństwa.

Obecnie na rynku dostępnych jest sześć typów złączy wtykowych IP20, które są zestandaryzowane dla połączeń SPE. „Najgorszym scenariuszem jest sytuacja, w której użytkownik, nawet jeśli używa tylko produktów zgodnych ze standardem, kończy z niewłaściwą wtyczką w niewłaściwym gnieździe“ – mówi Marco Henkel, opisując wadę wielu takich „połączeń“. Rozwiązaniem tego problemu są nowe złącza WAGO do PCB z serii 2601 i 2086. Te kompaktowe złaczki WAGO do PCB są zgodne z normą IEC 63171 i umożliwiają proste połączenie z Ethernetem jednoparowym bez używania specjalnych komponentów. „Wystarczy przyciąć przewód na odpowiednią długość, zdjąć izolację, włożyć końcówkę do złącza do PCB i gotowe“, wyjaśnia Viktor Dick, product manager ds. złączy do PCB w WAGO. Zaletą tego typu oprzewodowania jest to, że eliminuje ono problem różnych złączy wtykowych. „Najlepsza wtyczka to taka, której wcale nie potrzebujesz!“ – wyjaśnia Viktor Dick.

Równie łatwo i szybko przebiega oprzewodowanie z użyciem złącz z serii 2086. Są one wyposażone w specjalne przyciski. W tym przypadku, aby ustanowić transmisję danych za pośrednictwem Ethernetu jednoparowego, wystarczy, że użytkownik wprowadzi przewód do odpowiedniego zacisku, naciskając po prostu przycisk. Zastosowany w obu złączach zacisk Push-in CAGE CLAMP^® umożliwia montaż wtykowy przewodów jedno- i wielodrutowych oraz linkowych. Kolejne złącza do PCB są obecnie poddawane procesowi kwalifikacji, dzięki temu optymalna opcja połączenia będzie dostępna dla prawie każdego urządzenia.

Złącza WAGO do PCB z serii 2601 i 2086 oferują prosty sposób na połączenie z Single Pair Ethernet. Dzięki nim można szybko, bezbłędnie i bez użycia narzędzi połączyć z siecią np. sterowniki do rolet lub drzwi w budynkach, jak również czujniki w automatyce przemysłowej. „Single Pair Ethernet spowoduje zmiany“, jest tego pewien Marco Henkel. W przyszłości ten rodzaj transmisji danych sprawi, że nasze inteligentne systemy sterowania budynkami i aplikacje przemysłowe będą działać działać wydajniej, oszczędzając jednocześnie zasoby.