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nota técnica
com o aumento da digitalização, é necessária uma infraestrutura de rede para a IIoT
Weidmüller – Sistemas de Interface, S.A.
Entendida por especialistas como a próxima geração de arquitetura de comunicação, é aqui que entra a nova tecnologia SPE.
Desenvolvida originalmente para aplicações da indústria automóvel, promete uma conexão contínua do sensor à nuvem. E essa tecnologia pode ser facilmente transferida da indústria automóvel para outras aplicações. A cablagem já corresponde a uma grande parte do peso dos veículos fabricados hoje. Se os veículos autónomos tiverem um crescimento exponencial, os carros precisarão de ainda mais sensores e conectividade elétrica. Para fazer uma gestão desses enormes volumes de dados, a indústria estava à procura de uma infraestrutura capaz de entregar alto desempenho com o mínimo de cablagem possível: isso resultou na criação da SPE. Existem expectativas semelhantes na indústria e na automação predial. Isso ocorre porque o número crescente de dispositivos finais inteligentes em todo o mundo devido à digitalização tornará a rede cada vez mais complexa. O número de dispositivos finais inteligentes nas fábricas está a aumentar, mas a quantidade de espaço disponível não está - na verdade, é exatamente o oposto. À medida que mais e mais sensores precisam de ser integrados em máquinas e sistemas, a cablagem deve ser projetada para o uso industrial e ser compacta e simples. Existem também locais de uso extremo onde são essenciais cabos leves com um pequeno diâmetro externo e pequeno raio de curvatura, como em braços robóticos. A solução é um padrão Ethernet que não precisa de oferecer as altas taxas de transferência de dados do mundo de TI, mas combina comprimentos de cabo longos com um design compacto, bem como uma cablagem simples e robusta: Single Pair Ethernet ou SPE. Na automação predial, o uso de SPE também está a ser discutido para integração na hierarquia e estrutura de cablagem predial moderna. SPE significa rede contínua escalonável e determinística, desde sensores até a nuvem. E este é o caso em praticamente todas as www.oelectricista.pt o electricista 76
aplicações, seja na indústria, logística, edifícios ou onde quer que os dados sejam gerados. O conceito por trás disso é essencialmente uma extensão da Ethernet para o sensor, ou seja, onde quer que "trilhos" (no sentido literal) em vez de infraestruturas de dados sejam necessários em cada centímetro de espaço dentro da fábrica - é compacto, flexível e oferece um alcance extenso. As soluções anteriores requerem 2 (Fast Ethernet) ou 4 (Gigabit Ethernet e superior) pares de cabos, enquanto a SPE requer apenas 1. Ao mesmo tempo, além dos dados, a tecnologia SPE também pode disponibilizar até 60 Watt de potência para o PSE (equipamento de fonte de alimentação). Isso garante uma rede económica, sustentável e consistente de um grande número de dispositivos finais - da interface do dispositivo à rede ativa de dispositivos inteligentes, de sistemas de construção e tecnologia a sensores em campo. As propriedades físicas e taxas de transferência são definidas internacionalmente por diferentes organismos de normalização. Estas novas versões Ethernet também estão a ser analisadas com grande interesse na tecnologia de automação, pois a SPE responde aos requisitos de comunicação industrial na era da digitalização. As taxas de transferência de 10 Mbit/s com uma distância de transmissão de 1000 m até 1 Gbit/s com uma distância de transmissão de 40 m a 100 m são suficientes, mesmo para sensores sofisticados. Scanners e câmaras para monitorização também podem ser integradas continuamente à rede via Ethernet. Os tempos de resposta alcançáveis permitem até mesmo aplicativos TSN (Time-Sensitive Networking). Outra grande vantagem da SPE é a possibilidade de fornecer energia aos periféricos conectados via PoDL (Power over Data Line). PoDL fornece até 60 W de potência disponível para o PSE (equipamento de fonte de alimentação). Isso permite que os sensores sejam alimentados com energia e com uma interface de dados, mesmo em condições extremamente restritas. Não é necessária uma linha de alimentação separada adicional. Como resultado, o PoDL para SPE abre a possibilidade para mais aplicações, como para a construção de infraestruturas.
PADRONIZAÇÃO - A CHAVE PARA O SUCESSO A interoperabilidade e, portanto, o sucesso a longo prazo da SPE, requer padronização a nível físico. Em 2018, os organismos de normalização responsáveis ISO/IEC adotaram os padrões apropriados. As atividades de padronização são um processo dinâmico no qual os novos padrões são desenvolvidos, introduzidos e discutidos. Como parte dessas atividades, são continuamente iniciados novos processos de padronização. No entanto, isso significa que eles são válidos apenas por um determinado período de tempo. O primeiro padrão SPE foi publicado na IEEE 802.3. Vários padrões SPE para tecnologia Ethernet em LANs e WANs são definidos na IEEE 802.3. Descreve como ocorrem as transferências, com quais sinais (elétricos) e de que forma (protocolo de transferência). O Grupo de Trabalho IEEE 802.3cg está a desenvolver a variante de 10 Mbit/s