Blog : Single Pair Ethernet – Déploiement et caractéristiques
Partie 2 : voies de transition dans différentes industries
Hilscher prévoit une adoption et un déploiement rapides du SPE dans le secteur de l'automatisation des procédés à partir de 2021. En effet, les installations sont principalement basées sur HART, PROFIBUS PA et des bus de terrain similaires, qui ne prennent pas nécessairement en charge les modèles économiques numériques requis. L'organisation Namur et plus particulièrement le groupe FieldComm, ainsi que PROFIBUS International (PI) et ODVA, encouragent fortement le passage à l'APL pour l'automatisation des procédés. Les applications dans ce domaine présentent généralement des exigences de performances et de temps de cycle plus faibles et le déploiement du diagnostic et du paramétrage via le réseau ne s'est pas encore démocratisé autant que dans les applications d'automatisation d’usine. D'un autre côté, le déploiement du SPE dans l'automatisation d’usine pourrait prendre un peu plus de temps. Des organisations telles que l'ODVA, PI et le groupe IO-Link ont lancé des activités visant à évaluer l'intégration du SPE dans leurs normes respectives, en étudiant son positionnement et les avantages pour leurs applications. En parallèle, deux groupes très actifs sont en voie de proposer différents connecteurs, prises et câblages pour l’installation. Compte tenu de toutes ces initiatives, particulièrement productives, et des nombreuses questions ouvertes auxquelles elles permettent de répondre, un déploiement sur le terrain dans le domaine de l’automatisation d’usine est envisageable vers 2024.
En conclusion, nous estimons que dans les domaines de la fabrication où les informations d’état, de diagnostic et de paramétrage des équipements ne sont toujours pas transparentes pour les couches supérieures, les performances globales du système ne sont pas suffisantes, ce qui fait qu’il est impossible de concrétiser les avantages de la digitalisation (augmentation de la disponibilité des machines, maintenance prédictive, etc.). Par conséquent, la pression devrait être beaucoup plus forte dans l'industrie des procédés pour agir et aller de l'avant le plus rapidement possible.
Le Single Pair Ethernet en un coup d’œil
On pourrait se demander pourquoi les gens ne sont pas passés beaucoup plus tôt à une seule paire torsadée, car l'idée de base semble relativement simple et les avantages potentiels tout à fait évidents. Pourtant, la transition depuis un réseau Ethernet existant n'est pas aussi élémentaire que le simple remplacement d'un câble. En outre, différentes exigences s’appliquent pour permettre aux divers secteurs d’obtenir les avantages escomptés.
Couche physique différente
L'Ethernet industriel 10Base-T/100Base-TX actuel, qui est la norme la plus déployée et la mieux adaptée dans l'industrie, utilise deux câbles à paire torsadée pour transmettre et recevoir des données de manière unidirectionnelle. Au contraire, le Single Pair Ethernet émet et reçoit à l’aide de la même paire torsadée. Il lui faut donc une couche physique, un raccordement et des transducteurs différents.
Les diverses exigences du SPE
Transmission longue distance
Pour relier les capteurs, actionneurs et autres périphériques de terrain de l'automatisation industrielle, les longueurs de câbles doivent être extrêmement importantes. La demande est donc très forte pour accroître la longueur des câbles entre les stations jusqu'à 1 000 m, contre 100 m aujourd’hui dans le 100Base-TX.
Sécurité intrinsèque
Un autre critère a été déterminé par l'automatisation des procédés. Outre l'exigence de longue distance, une transmission à sécurité intrinsèque est nécessaire pour prendre en charge les zones Ex et dangereuses.
Transport d'électricité
De nombreux bus de terrain utilisés pour la communication des capteurs autorisent le transport d'électricité sur le câble de communication. Le câble à paires torsadées doit donc également transporter l’électricité nécessaire pour permettre l'alimentation des capteurs et actionneurs distants.
Demande de bande passante propre à l'application
En complément des appareils et capteurs de terrain dont la demande de bande passante est parfaitement couverte par une vitesse de transmission de 10 Mbit, le but était de déployer le SPE dans des applications à bande passante plus élevée. L'IEEE a donc également défini des normes incluant les couches physiques et adaptées aux systèmes de vision, aux applications de mouvement ou aux IHM.
Normalisation IEEE et applications connexes
Connexion PHY au système hôte de la couche supérieure
Bien que la couche physique présente quelques différences minimes, cette connexion aux couches supérieures reste la même. L’IEEE a fait en sorte que tous les systèmes actuels avec connexion MAC et MII puissent s’interfacer avec le nouveau PHY, de manière à ce que les changements majeurs interviennent sur une seule couche OSI. L’image suivante présente la configuration :
Configuration d’un système de connexion point à point avec distribution d’électricité
La norme 802.3bu a par ailleurs standardisé le transport d’électricité sur la ligne de données (PoDL) afin de transmettre jusqu’à 50 W au point de terminaison unique. Cette fonctionnalité autorise la rétrocompatibilité avec plusieurs normes existantes associées aux réseaux de capteurs, qui alimentent également le capteur connecté à partir d’un contrôleur d’alimentation central. Dans le cadre du protocole SPE, la configuration est la suivante :
Liens
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Troisième partie de notre série de blogs sur le SPE : les réseaux d'automatisation d’usine sont déjà largement basés sur les normes Ethernet actuelles, mais l'adoption d'Ethernet dans le domaine de l'automatisation des procédés n’en est qu’à ses balbutiements. Quel est l’impact du SPE sur ces deux secteurs de l’industrie ?
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