El papel del Single Pair Ethernet en la industria 4.0 y el IIoT

Todos los sectores productivos e incluso los particulares explotan la conexión a Internet de algún modo. En la actualidad, las conexiones más veloces se consiguen a través de cableado. En este sentido, el protocolo más conocido es el de Ethernet, que depende de 2 o 4 pares de conductores o cables según el caso. Sin embargo, y a pesar de las ágiles conectividades que esta tecnología provee, existe una alternativa llamada Single Pair Ethernet que lleva esto al siguiente nivel.

 

¿Qué es Single Pair Ethernet? Como su nombre indica, se trata del despliegue de la tecnología Ethernet únicamente a través de un par de cables de cobre. Es un nuevo estándar que permite transmitir datos a altas velocidades, de hasta 1 Gb/s. Esta solución por cable es mucho más robusta y segura que cualquier otra opción inalámbrica y, al favorecer el envío prácticamente instantáneo de la información, su uso empieza ya a extenderse en la Industria 4.0. Además, puede aplicarse al IIoT para sensorizar y dotar de inteligencia la planta de forma más eficaz.

 

Hasta ahora existían dos tendencias estandarizadas en relación con la conectividad Ethernet. La primera de ellas es Fast Ethernet, que utiliza 2 pares de cables de cobre para otorgar una conexión de 100 Mbps. La otra alternativa es Gigabit Ethernet, basado en 4 pares de cables como conductores y que, como su nombre indica, puede también alcanzar 1 Gb/s. Como ves, la velocidad no es lo único que define al Single Pair Ethernet, ya que estaría parejo con el Gigabit Ethernet. Single Pair Ethernet aporta más ventajas competitivas que te contaremos a lo largo de este artículo.

 

Single Pair Ethernet, la conectividad del futuro

 

En el sector industrial, las redes que han prevalecido siempre han sido las que estaban conectadas a través de Ethernet. Esto comprende no solo el ámbito del control de maquinaria pesada, sino también los procesos relacionados con aspectos informáticos o de gestión que pueden realizarse a través de un PC de uso cotidiano. Solo hay que pensar en la cantidad de maquinaria, sensores y demás que puede haber en una fábrica para imaginar todos los conectores necesarios para habilitar la conexión a Internet para todos estos activos.

 

Los sistemas Ethernet tradicionales pueden ser excesivamente caros precisamente por esto, porque requieren de una infraestructura considerable, conectarse a sistemas de buses e incluso pasar por puertas de enlace para traducir la información que transmiten. Todos estos filtros implican activos físicos que deben instalarse y cuyo coste repercute en el presupuesto final. Esto no sucede en el caso de esta nueva conectividad basada en un solo par de hilos.

 

Una de las necesidades básicas de la Industria 4.0 es la de dar el paso al IIoT para dotar de inteligencia la planta y automatizar y optimizar muchos de sus procesos. Esto era complicado con las redes Ethernet tradicionales, pero Single Pair Ethernet ha llegado para cambiar las reglas del juego.

 

Al contar únicamente con un par de cables de cobre, se reduce significativamente el coste de la instalación. Los cables son, además, más finos, cosa que facilita la conexión con dispositivos de campo, sensores y maquinaria pesada. Una vez esta red se encuentra funcional, convierte todos los activos conectados en smart, cosa que facilita la aplicación de los beneficios ya conocidos de la automatización industrial.

 

Cómo la tecnología Single Pair Ethernet impulsa la industria 4.0

 

El objetivo principal de SPE no es el de superar en velocidad a sus predecesores. Sus prioridades son distintas, como garantizar distancias de transmisión de hasta 1 kilómetro. Esto permite aplicar este cableado en la tecnología de procesos, cosa que antes era inviable a causa de las cortas distancias que la información podía recorrer.

 

La infraestructura y las interfaces de uso necesarias de SPE son más reducidas que los conectores de dos o cuatro pares de hilos. Así, este tipo de conectividad es un avance más hacia una industria minimalista, compacta y descentralizada, que garantice las comunicaciones en infraestructuras, la automatización de la fábrica y la optimización de los procesos industriales. Por todo ello, se trata de una elección más que razonable a la hora de desplegar una red IIoT.

 

Otra de las ventajas de la conectividad Ethernet a través de únicamente dos hilos es que también permite alimentar dispositivos a través de su mismo cableado, siempre y cuando sus salidas sean de hasta 60 vatios. A este factor se le conoce como Power over Data Line

 

Por suerte, la compatibilidad no es un problema, ya que hoy en día existen interfaces físicas estandarizadas para diferentes velocidades de transmisión de datos. La franja cubre desde los 10, 100 o 1000 Mpbs, y como hemos comentado anteriormente, los cables pueden tener una longitud de como máximo 1000 metros.

 

A pesar de lo que decíamos en las últimas líneas, es importante destacar que la normalización de interfaces es fundamental para que esta conectividad surta el efecto deseado. El ecosistema conformado por los activos de la planta es muy variado y requiere de una compatibilidad total para funcionar. Entre estos elementos, encontramos los sensores, los controladores, los actuadores y toda la tecnología que gira alrededor de la conectividad y la conexión. Si se cumple este requisito será muy sencillo para los operarios crear procesos automatizados adaptados a estos activos.

 

SPE e IIoT

 

La tasa de transmisión de datos que aporta Single Pair Ethernet es más rápida y estable, por lo que es ideal para instalar una infraestructura IIoT. Se trata de una opción ideal si la organización tiene en su haber un gran número de sensores que, a su vez, exploten un elevado índice de información.

 

El Ethernet tradicional permite también conectar los dispositivos IIoT, claro está, pero estos tenían que ser guiados hasta los activos de la planta a través de una infraestructura de 8 hilos. SPE permite conectar cada sensor a Internet uniformemente, aporta un cableado fino como en el caso de los sistemas de buses pero, a su vez, más rápido y con una mayor potencia simultánea. De este modo, Single Pair Ethernet facilita la creación de una red inteligente y conectada.

 

Ya hay entidades que tratan de promover esta tecnología, como la SPE System Alliance. El objetivo de esta asociación de empresas tecnológicas es el de explotar al máximo las funcionalidades de esta conectividad para el IIoT, entre otros usos. Sus empresas fundadoras son HARTING, Softing, TE Connectivity, Hirose, Würth Electronics, Leoni y Murr Elektronic. Esta es solo una de las pruebas que demuestran que este es un recurso con un gran futuro en la industria 4.0, aunque todavía queda mucho por experimentar para llegar a exprimir al máximo su potencial.

 

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