Ethernet de un solo par: revolución de la industria 4.0

Genoveva de Ros | 13 mayo, 2021

Hace ya unos años, el término «Industria 4.0» estaba en boca de todos, revistas, páginas web, anuncios…. Por todas partes se usaban esas palabras. Parece que lo mismo está ocurriendo ahora con el término de tres letras SPE – Single Pair Ethernet (Ethernet de un solo par).

Aparentemente, todo el mundo habla de SPE, parece que es un tema de tendencia, pero ¿La tecnología realmente tiene potencial para más?  A diferencia de la Industria 4.0, SPE tiene una definición clara. 

El origen del cable de bus

Existen ya muchos tipos de cables de bus, entonces, ¿por qué tener una tecnología más? 

Para responder a esto hay que remontarse a los años ochenta. Fue entonces cuando surgió la necesidad de tecnología de buses en el automóvil que hasta ese momento, las señales se transmitían en el automóvil con relés e interruptores. Las nuevas funciones del automóvil requerían transmisión de datos, por lo que un grupo de empresas alrededor de Bosch desarrolló el revolucionario bus CAN. La transmisión de datos con este bus es segura, robusta y probada. 

Hoy, este sistema está llegando a su límite, nuestros vehículos requieren un volumen de datos mayor. Con la demanda de vehículos nuevos, como la conducción autónoma, el nacimiento de Ethernet de un solo par era inevitable. Los requisitos para el nuevo sistema de bus son los mismos que en los años ochenta: robusto y seguro, sin embargo, ahora también se requiere de un gran volumen de datos.

Como se desarrolla la tecnología SPE

Existe una tendencia que prevalece desde hace un tiempo en la industria de utilizar derivados de Ethernet en el área de bus de campo. Estándares como Profinet, Ethercat o CC Link IE ya están establecidos y sobresalen en rendimiento y popularidad. Además, los cables y conectores están claramente definidos. 

¿Cómo mejorar este estándar para que millones de usuarios puedan combinar diferentes productos de manera confiable?

Esto requiere de una red de empresas que definan estándares, hecho que se ha logrado con la Red de socios industriales. Empresas de diferentes áreas, que necesitan un buen sistema de cables de bus, trabajan juntas. Se identificaron especialistas en redes para productos como circuitos integrados, magnéticos, cables, conectores y tecnología de medición. Todos llevan a cabo investigación y desarrollo en su campo para aportar conocimientos al resultado global. En igus estamos haciendo nuestra parte del trabajo pionero en el campo de los cables para movimiento.

Qué requisitos debe cumplir el cable de bus

En el nuevo sistema de bus, SPE, la cantidad de datos transmitidos debe seguir siendo alta, además de ser confiable y la interfaz debe estar definida.

¿Cuál debería ser la ventaja adicional del SPE? 

1 – Debe ser una solución más barata que el Ethernet de cuatro pares actual

Ya que se van a utilizar más sistemas de bus para los datos de la máquina y no se deben perder de vista los costes totales.

2 – Debe reducir el espacio de instalación. 

La tecnología CAT5e actual, con sus grandes soluciones de conectores y cables gruesos de alrededor de 8 mm, no es adecuada para acomodar sistemas de bus en todas las áreas de la máquina. Con SPE hay una ventaja del 25% en el diámetro de los cables y más del 35% para los conectores.

Esto define claramente la gran ventaja del sistema: menor coste y menos espacio de instalación requerido. 

Es posible llevar la tecnología de bus incluso al sensor más pequeño de cualquier máquina. Esta es la base de la Industria 4.0 en su forma más pura.

Chainflex CFBUS.PUR.042
Chainflex CFBUS.PUR.042

Cuando puedo usar la tecnología SPE

Este no es el final del camino, pero se han superado los principales obstáculos. Las reglas fueron claramente referenciadas en IEEE802.3.

Con el fin de crear una planificación fiable para los usuarios, IEC 11801 y TIA TR42 han confirmado técnicamente el estándar de Industrial Partner Network con sus socios. Esto significa que los fabricantes de sistemas de control y de sensores ahora pueden aprovechar esta seguridad e integrar la tecnología en nuevas aplicaciones. Se espera que los primeros dispositivos con la tecnología estén disponibles en el mercado a finales de año.

En igus queremos hacer nuestra parte en el trabajo de base para esta nueva tecnología y estamos involucrados en una etapa temprana con nuestro CFBUS.PUR.042 

¿Qué aporta el SPE?

Proporciona capacidades avanzadas de alimentación y datos. El avance de las normas y tecnologías permite que Ethernet de un solo par admita potencialmente velocidades de hasta 1 Gb/s. Además, Ethernet de un solo par puede aprovechar las normas 802.3 PoE existentes para suministrar energía y datos a un amplio espectro de dispositivos.

La propuesta actual contempla la compatibilidad con el funcionamiento de 10 Mbps en entornos industriales y de automoción (por ejemplo, EMC, temperatura) a través de un cableado de par trenzado simple y equilibrado de hasta 15 m como mínimo y hasta 1 km como máximo.

SPE PoDL

El protocolo SPE permite transmitir alimentación por el par único de 24 VDC que en conexiones a cámaras en entorno industrial se adaptan mejor sin necesidad de implementar una electrónica más costosa.

Para un mayor desarrollo, seguimos confiando en un intercambio activo de información con los clientes, que nos solicitan nuevas necesidades e ideas en la que trabajamos para incrementar nuestra oferta de productos de esta tecnología.  Escríbenos y juntos encontraremos la solución más adecuada para tu necesidad.

Enrique Garate, PM chainflex de igus

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