homeapartmentpencilmagic-wanddroplighterpoopsunmooncloudcloud-uploadcloud-downloadcloud-synccloud-checkdatabaselockcogtrashdiceheartstarstar-halfstar-emptyflagenvelopepaperclipinboxeyeprinterfile-emptyfile-addenterexitgraduation-hatlicensemusic-notefilm-playcamera-videocamerapicturebookbookmarkuserusersshirtstorecarttagphone-handsetphonepushpinmap-markermaplocationcalendar-fullkeyboardspell-checkscreensmartphonetabletlaptoplaptop-phonepower-switchbubbleheart-pulseconstructionpie-chartchart-barsgiftdiamondlineariconsdinnercoffee-cupleafpawrocketbriefcasebuscartrainbicyclewheelchairselectearthsmilesadneutralmustachealarmbullhornvolume-highvolume-mediumvolume-lowvolumemichourglassundoredosynchistoryclockdownloaduploadenter-downexit-upbugcodelinkunlinkthumbs-upthumbs-downmagnifiercrossmenulistchevron-upchevron-downchevron-leftchevron-rightarrow-uparrow-downarrow-leftarrow-rightmovewarningquestion-circlemenu-circlecheckmark-circlecross-circleplus-circlecircle-minusarrow-up-circlearrow-down-circlearrow-left-circlearrow-right-circlechevron-up-circlechevron-down-circlechevron-left-circlechevron-right-circlecropframe-expandframe-contractlayersfunneltext-formattext-format-removetext-sizebolditalicunderlinestrikethroughhighlighttext-align-lefttext-align-centertext-align-righttext-align-justifyline-spacingindent-increaseindent-decreasepilcrowdirection-ltrdirection-rtlpage-breaksort-alpha-ascsort-amount-aschandpointer-uppointer-rightpointer-downpointer-left

SPEシステムアライアンスの2年間: IIoTのための標準と戦略

Telegärtner hat SPE-Steckverbindungen sowohl für den IP20- als auch für den IP67- Bereich entwickelt, die auch auf der SPS präsentiert werden: Halle 10, Stand 10-100. (Bild: Telegärtner Karl Gärtner GmbH)

フィールドバスは、1990年代後半からオートメーション・アプリケーションの通信用としてその実力を発揮してきました。製造業やプロセス産業におけるセンサー/アクチュエーターレベルのバスシステムとして、設置やメンテナンスが容易で費用対効果が高いことから、現在も最も広く使われています。しかし、現在ではスマートファクトリーにおいて限界に達しています。センサーからクラウドまで、インターフェースなしで高速かつ連続的に通信するというIIoT(Industrial Internet of Things)の要件には適していないのです。そのため、専門家によると、シングルペアイーサネット(SPE)は、IP高速ネットワークへのフィーダーとして、センサー/アクチュエーターレベルでその地位を確立することになります。開発のきっかけは自動車産業で、2008年に最初のSPEソリューションが発表されました。しかし、この技術はファクトリーオートメーション、プロセス産業、ビルディングオートメーションにおいても大きな利点をもたらします。従来のイーサネットでは、データ転送速度が速いため最大8本の配線が必要でしたが、SPEでは1組の配線で済みます。しかし、伝送速度が向上する代わりに、産業分野では長いケーブル配線と小型化が要求されます。また、10Mbit/sで最大1,000m、最大1Gbit/sで40mの伝送が可能なSPEは、高度なセンサー技術にも十分に対応できる。
SPEを市場に定着させるため、ハノーバー・メッセ2019で利害関係者の同盟が設立され、2020年4月にはそこから「Single Pair Ethernet System Alliance」が誕生しました。この協会には、現在33社が参加しています。この組織は、SPEのエコシステム全体と、この文脈に存在する未解決の質問を扱っています。これには、ケーブル、PHY、コネクター、センサー、スイッチなどの物理コンポーネントだけでなく、トポロジー、標準化プロジェクト、テスト、ユースケースも含まれます。

理論から実践へ

まず、保護等級IP20のIEC 63171-2、M8とM12(保護等級IP67)のIEC 63171-5に準拠した国際標準のコネクタフェース開発で大きな役割を果たしました。IP20とIP65/67のコネクタは嵌合面が統一されており、IP20のパッチケーブルはM8またはM12の接続部にアダプターなしで装着することができます。フエニックス・コンタクトのプロダクトマーケティングマネージャーであるVerena Neuhausは、「IEC 63171-2に準拠した嵌合面は、一連の規格の中で最もコンパクトで、小型化の要求を完全に満たしています」と述べています。「RJ45と比較して、ポート密度を2倍にすることができるため、よりコンパクトな機器設計が可能になります」。フエニックス・コンタクトは、ファクトリーオートメーション、プロセスオートメーション、ビルディングオートメーション向けのシングルペアイーサネットに対応するデバイスおよびケーブルコネクタも開発しました。IEC 63171-2およびIEC 63171-5に準拠した標準化インターフェースは、オフィスおよび産業環境に最適です。このポートフォリオには、組み立て済みのパッチコードと、さまざまなデザインのリフローはんだ付けプロセス用の小型デバイスコネクターが含まれています。

M8デザインのポートフォリオには、さまざまな用途に対応したケーブルタイプの組み立て済みパッチコードも含まれています。標準的なM8コンポーネントを使用することで、機器メーカーはシンプルな設計とケーブル配線の柔軟性という利点を得ることができます。既存の筐体形状やパネルフィードスルーを採用し、新しいSPEインサートを装着することができます。インサートは、ストレートタイプとアングルタイプがあり、異なるはんだ付け方法(THRとSMD)に対応しています。Verana Neuhausです: "フエニックス・コンタクトは、すでに発売されているSPEコネクタに加え、M12およびM12ハイブリッド設計の新しいコンポーネントを開発しています。SPE M12コネクタの最初のプロトタイプをSPSで発表する予定です。"

SPE はビルディングオートメーションの分野でもメリットを発揮します。Reichle & De Massari AG(R&M)の LAN ケーブリングマーケットマネージャー、Matthias Gerber が説明します: 「SPEは、ビルディングオートメーションのさまざまなアプリケーションをデータネットワークに接続するのに理想的です」。特に、サービスコンセント(SO)と小型IoTアプリケーションの間にある、いわゆるデジタルケイリングゾーンにおいて、SPEは多様で新しい可能性を提供します。ガーバー:「ISO/IEC 11801-6規格では、サービスコンセントの後にアプリケーション固有のケーブルを使用することがすでに認められています。これは、光、温度、煙、空気センサーや、窓やブラインドの制御装置のネットワーク接続のためのソリューションの基礎を築くものです。" SPEにより、ビルディングオートメーションや産業環境におけるEthernet/IP通信は、センサー・アクチュエータレベルまで拡張され、フィールドバスアプリケーションの大部分を置き換えることができる。Matthias Gerber:「無数のエンドデバイスを、高価なゲートウェイなしでモノのインターネット(IoT)に直接統合し、IPベースのデジタル化されたビル管理システムを通じて制御することができます。

R&Mは、この目的のために、LC-Cu(IEC63171-1)とMSP(IEC63171-2)という2種類のSPEコネクタをベースにした完全なケーブル・システムを開発しました。R&Mは、両方のSPEコネクター・システムで絶縁変位接続(IDC)を使用しています。10BASE-T1Lプロトコルで動作するR&Mのケーブルシステムは、最大600メートルの伝送距離を達成します。SPE: データとエネルギーの転送 シングルペアイーサネットの開発は、自動車産業が発端でした。ローゼンベルガーのプロジェクトマネジメント・メディカル&インダストリー担当で、アライアンスのボードメンバーであるトーマス・ケラー氏: 「今日の自動車は、電子機器が車載ネットワークに接続された、コネクティビティの小宇宙です。これは、将来的に自律走行を実現するための唯一の方法です。" このため、自動車業界では長年にわたり、ローゼンベルガーのMTDおよびH-MTDコネクタシリーズが使用されています。"産業用オートメーションでも同様です。"カバーすべき大きな温度範囲、衝撃や振動、埃や湿気に対するIPx保護などの極限条件、さらに小型化が、接続技術の設計に重要な役割を果たします。" ローゼンベルガーは、SPSで展示するRoSPE-HMTDおよびRoSPE-Industrial(IEC 63171-2および-5)コネクタシリーズで、産業用イーサネットアプリケーション向けの将来のオートメーションソリューションをサポートしています。

Telegärtner Karl Gärtner GmbHのビジネスユニットICT & DCFの責任者であるMarcel Leonhardも、ニュルンベルクでの見本市を心待ちにしています: "2年前にニュルンベルクのSPS見本市2019で初めてアライアンスとして発表した後、今年のSPSでようやく、その間に達成したことを一般の人々に発表する機会を得ることができました。" 技術面では、テレゲルトナーは他のアライアンスパートナーと同様に、IP20とIP67の両方のレンジに対応したSPEコネクタを開発しており、SPSで発表する予定です。しかし同時に、Marcel Leonhardが強調するように、システムアライアンスはSPEシステム全体もさらに発展させてきました: 「コネクターだけでなく、ケーブルも当然、システムとして重要な役割を担っているからです。しかし、ケーブルとコネクタを接続する前に、特にSPEでは、両者が互換性を持ち、機能するかどうかをテストする必要があります。" というのも、市場ではAWG22/1からAWG26/7まで、SPEケーブル規格IEC61156に準拠した幅広いケーブルが提供されていますが、コネクタとのマッチングが必要なのです。マルセル・レオンハルト:「アライアンスでは、コネクタメーカーとケーブルメーカーが協力し、適切な製品をマッチングさせ、ラウンドロビンテストでテストを行ってきました。結局、SPEシステムアライアンスとしての私たちの目標は、個々の製品だけでなく、完全なシステムを進歩させることなのです。" スペースと重量の削減に加え、コンポーネントの取り付けも利点のひとつです。マルセル・レオンハルト:「ケーブルルートの長さを事前に定義できず、現場で柔軟にケーブルの長さを決めなければならない場合、フィールドターミネーションコネクターは特に適しています。また、撚り線ケーブルだけでなく、単線ケーブルの接続も可能で、しかも特別な工具を必要としません。"

Weidmüller社のSAI & IE製品管理責任者であるSimon Seereinerは、SPE技術のもう一つの大きな利点を説明します: 「データだけでなく、電力も2芯ケーブルで伝送することができます」。PoDL(Power over Data Line)を使えば、最大60Wの電力を、データ通信(100Mbit)と同時にインターフェースに供給することができるのです。ゼーライナー 「ほとんどのセンサーアプリケーションでは、これで十分です。これにより、産業界でセンサーシステムをコスト効率よく、シンプルかつ高密度で構築することが可能になり、自動化やネットワーク化の度合いが高まり、これまで以上に高度な自動化プロセスを実現することができます。" Weidmüllerは、産業界に明確に焦点を当て、IP20環境用のIEC 63171-2規格とIP67環境用のIEC 63171-5規格のコネクターを実装しています。AWG 26からAWG 22の断面積に焦点を当て、特に使いやすいコネクタを開発し、パッチケーブルや自由に構成できるバリエーションとして実現しました。

ピッチ7.62mmのコンパクトなコネクタは、RJ45コネクタの半分の大きさしかないため、これまでRJ45コネクタが5個だった機器にSPEコネクタを10個接続できるようになりました。コネクタの省スペース化は大きなメリットですが、Simon Seereinerはこう言います: 「SPEの大きなメリットは、透過的なアーキテクチャーのおかげで、マシンをより効率的に制御・操作できることです。これにより、パラメータ設定や試運転、作業の実行にかかるコストを大幅に削減することができます。私たちが行ったシミュレーションでは、SPEを使用することで運用コストを18%削減することができました」。つまり、SPEシステムアライアンスは、特定のコネクタシステムや製品を指すのではなく、将来のSPEエコシステム全体を対象とした活動なのです。このアライアンスの成功により、TIAのSingle Pair Ethernet Consortium(SPEC)とSingle Pair Ethernet System Allianceは最近、SPE技術の利点を世界市場に共同で啓蒙するために協力することになりました。

同時に、本アライアンスにより、参加企業は、シングルペアイーサネットをより迅速かつ確実に製品に実装するために必要な専門知識を、より迅速に構築することができます。Weidmüller社のSimon Seereiner氏は、「これらのパートナーは、シングルペアイーサネットをエンドツーエンドのインフラとして市場に導入することを使命としています」と述べています。また、フエニックス・コンタクト社のVerena Neuhaus氏はこう付け加えます: 「SPEアライアンスとそのメンバーは、技術全体を牽引しており、それはコネクタ以上のものを含んでいます。

報道関係者お問い合わせ先:
Thomas Keller
Member of the Board Single Pair Ethernet System Alliance
eMail: thomas.keller@rosenberger.de
Tel: 0049-8684-18-1952

Related News

優れた性能 - SIMfix LP

モバイル無線用RFコネクタ SIMFix® LP - 4.3-10 コネクタシリーズ

続きを読む