ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
ECF26 infobanner

IN FOCUS

Agenttinen tekoäly tarttuu RTL-verifioinnin tuottavuusongelmaan

Agenttinen tekoäly siirtää RTL-verifioinnin painopistettä yksittäisten työkalujen automatisoinnista koko työnkulun älykkyyteen. Siemens EDA:n tavoitteena on vähentää koordinointiin kuluvaa aikaa ilman, että suunnitteluinsinöörit menettävät kontrollin prosessista.

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF25 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan
  • Aku Wilenius, CN Rood
  • Tiitus Aho, Tria Technologies
  • Joe Hill, Digi International
  • Timo Poikonen, congatec
  • ECF25 panel
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

logotypen

Jun # TME square
TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

TECHNICAL ARTICLES

NO NEW CABLES

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 14.11.2022
  • Networks

The new Ethernet standard 10BASE-T1L is a 2-wire Ethernet solution for line lengths of up to 1000m at a transmission speed of 10Mbps with support for transmission protocols such as PROFINET, EtherNet/IP, OPC UA, Modbus-TCP, and others. With this standard, it is possible to continue using existing 2-wire cabling and thus protect investments.

Communication of data between various devices is essential in many aspects of daily living. The proliferation of devices and the dramatic increase in data volumes driven by digitalisation and Industry 4.0 are forcing changes in the communication landscape. For example, in areas such as process automation, integrated networks that support connectivity across entire factories are required. Data must be extracted from operational technology (OT) machines, processed, and then supplied to computer systems at the company level (IT) for further processing. As the previous 4mA to 20mA or fieldbus applications run up against their limits in terms of data communication, Ethernet is emerging as the communication standard.

Primarily, this is the new Ethernet standard 10BASE-T1L, a 2-wire Ethernet solution for line lengths of up to 1000m at a transmission speed of 10Mbps with support for transmission protocols such as PROFINET, EtherNet/IP, OPC UA, Modbus-TCP, and others.

With this standard, it is possible to continue using existing 2-wire cabling and thus protect investments.

This article explains the basics of 10BASE-T1L and shows corresponding products that are also relevant in the selection of suitable connectors for various applications. Power transmission of the various connected devices via the data line also plays an important role with 10BASE-T1L.

Data communication is taking on an ever-greater role not only in the industrial sector but also in process automation. The previous 4mA to 20mA or fieldbus applications are reaching their limits due to burgeoning data volumes, and Ethernet is thus crystallising as the communication standard. The standard Ethernet, 4-wire solution has evolved into a 2-wire solution known as 10BASE-T1L, consisting of a single pair of twisted cables or single-pair Ethernet (SPE). Above the physical layer, 10BASE-T1L is compatible with existing Industrial Ethernet technologies with 100Mbps or 1000Mbps and thus is a supplement.

10BASE-T1L is becoming standardised especially in process automation and has the potential to effect sweeping changes in this area. Precisely here, up to now, sensors and actuators have usually been connected via a 4mA to 20mA analogue interface or a fieldbus. In process automation, unlike in mechanical engineering or plant automation, these sensors and actuators are usually at a distance to the control system or the remote I/O systems. Distances of 200m to 1000m and more are common.

But what exactly is 10BASE-T1L, what advantages does this technology offer, and why is it a new standard?

WHAT DOES 10BASE-T1L MEAN?

The name 10BASE-T1L roughly explains its meaning. The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) abbreviations are used here.

The “10” in the medium type references a transmission rate of 10Mbps. “BASE” refers to baseband signals, which means that only Ethernet signals can be transported over the medium. “T” stands for “twisted pair.” The digit “1” stands for 1km range. In this case, it is followed by an “L” for “long range,” meaning that segment lengths of 1km and more are possible.

There are still other network technologies, such as 10BASE-2 (thin coaxial cable with a maximum segment length of 185m), 10BASE-5 (thick coaxial cable with a maximum segment length of 500m), 10BASE-F (fibre optic cable), or 10BASE-36 (broadband coaxial cable with multiple baseband channels and a maximum segment length of 3600m).

WHICH LAYER OF THE OSI MODEL CAN 10BASE-T1L BE CATEGORIZED INTO?

10BASE-T1L offers the possibility of using the existing 2-wire infrastructure to realise line lengths of up to 1000m at a transmission speed of 10Mbps. The physical Ethernet technology is defined exclusively in Layer 1 (the bit transmission layer or physical layer) of the Open Systems Interconnection (OSI) model. Above the bit transmission layer, 10BASE-T1L supports common Ethernet protocols such as PROFINET, Modbus, etc., as well as other bus systems, such as BACnet, KNX, and LON, that are commonly used in building management systems. Table 1 shows an overview.

Table 1. Overview of the OSI model with the protocols and bus systems found in it.

10BASE-T1L is implemented with the help of a special Ethernet PHY in Layer 1. The Ethernet frames are transmitted between MAC and PHY via the media-independent interface (MII), reduced MII (RMII), or reduced gigabit MII (RGMII).

The MAC is defined by the Ethernet standard IEEE 802.3 and implemented in the data link layer (Layer 2). The PHY forms the physical interface and is responsible for coding and decoding the data between the transmission medium and the digital system.

WITH WHICH DEVICES AND MACHINES CAN 10BASE-T1L BE USED?

10BASE-T1L is designed to replace the 4mA to 20mA standardised signal in many, if not most, process automation applications. However, this does not mean that older field instruments connected via 4mA to 20mA current loops will have to be replaced with 10BASE-T1L-capable field instruments. These conventional devices can be connected via software configurable I/O (SWIO) modules, while remote I/Os serve as a collection point for connection to the PLC with a 10Mbps Ethernet uplink.

Figure 1. Sample architecture with both conventional and 10BASE-T1L-capable field instruments.

Software configurable I/O modules have reconfigurable module channels which allows them to work quickly, easily, and remotely without requiring extensive rewiring. The channels can be configured either as input or output both for currents and voltages, or digital and analogue.

In some cases, there is a requirement that both power for the devices and their data be provided via 10BASE-T1L, which is defined as part of the standard. Figure 1 shows an example of a mix of conventional field instruments connected via a 4mA to 20mA current loop and new 10BASE-T1L-capable field instruments.

10BASE-T1L supports two amplitude modes: 2.4V for cable lengths of up to 1000m and 1V for shorter distances up to 200m. Through the 1.0V peak-to-peak amplitude mode, this technology can also be used in explosion-protected environments (hazardous areas) and meets the strict maximum energy consumption requirements applicable there.

An industry consortium has specified the advanced physical layer (APL), which builds on the 10BASE-T1L standard, defining intrinsically safe operation for process automation.

Ethernet-APL likewise enables the transition to seamless process automation installations with field-to-cloud connections, including areas with potentially explosive atmospheres for installations in the food and beverage, pharmaceutical, and oil and gas industries. Furthermore, APL also defines the power provisioning classes over the single twisted pair lines.

No concrete transmission medium (cable) is defined with 10BASE-T1L. Only the requirements for return loss and insertion loss of the cables are specified. Fieldbus Type A cables are the cables of choice. This allows the reuse of existing PROFIBUS or Foundation Fieldbus cabling. 10BASE-T1L works with a balanced pair of conductors over a cable length of up to 1000m without any problems. However, in noisy industrial environments, a shielded cable like Type A cable is required - using connectors, screw terminals, or punch-down blocks. Some 10BASE-T1L switch chips have integrated diagnostics functions that check the signal quality over the cables. 10BASE-T1L is thus a very robust communication technology - even a mix-up of the wires does not pose a problem.

Table 2. Overview of the different communication technologies in process automation.

THE ADVANTAGES OF 10BASE-T1L?

Conventional 4mA to 20mA with HART® and fieldbus devices have a limited data bandwidth of just a few kbps. With 10BASE-T1L, speeds of 10Mbps can be reached. This makes it possible to transmit not only a process value but also additional device parameters such as configuration and parameterisation information. In the future, possible software updates for the increasingly complex sensors, as well as fault and network diagnostics such as short circuits on the line to the sensor, will be performed relatively quickly via the data line. Configuration is also easier because gateways and converters are no longer required with 10BASE-T1L. Through the elimination of the gateways, the costs and the complexity of these old installations are greatly reduced, and the data islands created by them are swept away.

In addition, higher powers can be transmitted over the data line. For example, 500mW in intrinsically safe areas (hazardous areas) and even up to 60W in non-intrinsically safe areas can be transmitted.

Ethernet standards such as PROFINET, EtherNet/IP, HART-IP, OPC UA, or Modbus-TCP, and IoT protocols such as MQTT, can enable the easy and powerful connection of field devices to a cloud.

DOES 10BASE-T1L ALSO WORK WITH SWITCH MODULES?

As with standard Ethernet, with 10BASE-T1L there are bridges that enable coupling of various network segments and devices. Different network topologies can be realised and used to supply power to the connected devices. In process automation, switches are often connected to controllers, HMIs, and the cloud. Switches allow media redundancy in the form of ring topologies for increased availability.

In process automation, the connections to the devices, sensors, and actuators are also called spurs, whereas connections between the switches and running up to the control system fall under the name trunk.

Further possibilities arise from the constantly increasing integration density of devices. For example, a 10BASE-T1L switch can be integrated into a sensor connected directly to additional sensors that can also be supplied by it. Figure 2 shows an exemplary interconnection of different switches.

Figure 2. An example of a switch interconnection diagram.

Communication with a 10BASE-T1L-capable device takes place via the host processor. It usually requires an integrated MAC function, a passive media converter, or a switch with 10BASE-T1L ports.

CAN I ALSO IMPLEMENT THE POWER SUPPLY VIA THE "TWO WIRES"?

The 10BASE-T1L standard not only offers communication of data from sensors and actuators, but also provides the possibility of supplying them with power via the signal lines. Concretely, 10BASE-T1L can deliver up to 60W of power in non-intrinsically safe areas. In explosion-protected (intrinsically safe) areas, the power is limited to 500mW; in this case, the signal amplitude is also reduced from that of standard applications from 2.4V to 1V to comply with the strict requirements for maximum energy applicable there. However, as a result, only reduced transmission distances are possible in intrinsically safe areas.

Table 3 provides an overview of the possible power transmission levels for the various line lengths and areas for a Type 18 AWG cable.

10BASE-T1L provides a relatively robust communication standard for process automation that offers numerous advantages over conventional 4mA to 20mA  applications, including the possibility of reusing the existing infrastructure.

 

By Thomas Brand and Thomas
Tzscheetzsch, Analog Devices

MORE NEWS

Tähän on tultu: tekoälyagentit kirjoittivat jo lähes kaiken koodin

Vincit kertoo asiakasprojektista, jossa tekoälyä ei käytetty vain kehittäjän apurina, vaan ohjelmistokehityksen varsinaisena työvoimana. Quattro Liningin PTS-Kompassi-palvelu rakennettiin kahdessa kuukaudessa mallilla, jossa tekoälyagentit vastasivat lähes kaikesta koodin ja dokumentaation kirjoittamisesta.

Realme yrittää valloittaa Suomea hurjalla vaihtokampanjalla

Suomeen toukokuussa saapunut realme hakee nopeasti näkyvää asemaa Suomen älypuhelinmarkkinoilla. Yhtiö on aloittanut yhdessä Elisan ja DNA:n kanssa kampanjan, jossa realme GT 8 Pro -lippulaivapuhelimen hinnasta saa vähintään 500 euron alennuksen mitä tahansa vanhaa älypuhelinta vastaan.

CATL etsii seuraavaa akkuharppausta litium-ilmasta

Maailman suurin sähköautoakkujen valmistaja CATL kääntää katseensa litium-ilma-akkuihin. Tekniikka lupaa teoriassa moninkertaisen energiatiheyden nykyisiin litiumioniakkuihin verrattuna, mutta on edelleen tutkimusvaiheessa. Lyhyellä aikavälillä CATL panostaa natriumioniakkujen massatuotantoon.

Verkkokaupan seuraava askel on ostava tekoälyagentti

Salolainen Virtasenkauppa pilotoi verkkokauppaa, jossa asiakas voi tilata tuotteen keskustelemalla tekoälyagentin kanssa. Agentti käsittelee tilauksen ja lähettää ostajalle MobilePay-maksupyynnön. Kyse on pienestä pilotista, mutta se näyttää konkreettisesti, mihin verkkokauppa on siirtymässä: tekoäly ei enää vain neuvo asiakasta, vaan alkaa osallistua itse ostotapahtumaan.

Linuxista löytyi 19 vuotta vanha aukko

Linux-ytimestä on löytynyt 19 vuotta vanha haavoittuvuus, jonka avulla perusoikeuksilla varustettu paikallinen käyttäjä voi saada järjestelmässä root-oikeudet. CIFSwitchiksi nimetty haavoittuvuus koskee Linuxin CIFS/SMB-asiakaspuolta ja siihen liittyvää cifs-utils-apuohjelmistoa.

Ericsson vie tekoälyn tukiasemaan

Ericsson tuo AI in RAN -ohjelmiston 5G-verkon radio-osaan. Tavoitteena on parantaa verkon suorituskykyä, spektritehokkuutta ja energiatehokkuutta ilman uusia laiteasennuksia.

Donut Labin kriitikolla kytkös akkuteollisuuden jättiin?

Suomalaisen Donut Labin akkuteknologiaa voimakkaasti arvostellut Ryan Hughes eli Ziroth on joutunut itse tarkastelun kohteeksi. Donut Labin osakkeenomistaja ja toimitusjohtaja Marko Lehtimäen pitkäaikainen ystävä Michael Roberts väittää tuoreessa kirjoituksessaan, että Hughes jätti kertomatta yleisölleen yhteydestään maailman suurimpaan akkuyhtiöön CATL.

SSD-ohjain viritettiin tekoäly-PC välimuistiksi

Tekoäly-PC suorituskyky ei riipu vain prosessorista, grafiikkapiiristä tai NPU-kiihdyttimestä. Kun paikalliset kielimallit ja tekoälyagentit kasvavat, pullonkaulaksi voi nousta myös tallennus. Silicon Motion vastaa tähän uudella SM2524XT-ohjainpiirillä, joka on suunnattu PCIe Gen5 -SSD-levyihin.

Laboratoriolaser kutistui fotoniikkasirulle

Ultranopeat femtosekuntilaserit ovat olleet vuosikymmeniä tutkimuslaboratorioiden, leikkaussalien ja tarkkuusmittausten kalliita työkaluja. Sveitsiläisen EPFL:n tutkijat ovat nyt tuoneet tällaisen laserin fotoniikkasirulle tavalla, joka vie sirupohjaiset valonlähteet selvästi aiempaa lähemmäs laboratorioluokan suorituskykyä.

Tuplamäärä paristoja voi antaa yli tuplasti käyttöaikaa

Paristoilla toimivissa IoT-laitteissa ajatellaan helposti, että kaksi kertaa enemmän paristoja tarkoittaa kaksi kertaa pidempää käyttöaikaa. Ruotsalaisen Qoitechin esimerkki osoittaa, ettei asia ole aivan näin suoraviivainen. Oikealla kytkennällä käyttöaika voi kasvaa jopa enemmän kuin paristojen määrä antaisi odottaa.

Uusi kotelo jäähdyttää SiC-tehopiirin yläkautta

ROHM on kehittänyt uuden pintaliitoskotelon SiC-MOSFETeille. TSC3PAK-kotelossa lämpö johdetaan komponentin yläpinnan kautta, mikä tuo pintaliitoskomponenttiin läpiladottavien TO-247-tehopiirien kaltaista lämmönhallintaa.

Altera tuo RF-signaalinkäsittelyn yhdelle FPGA-piirille

Tutka-, puolustus- ja tietoliikennejärjestelmät joutuvat käsittelemään yhä leveämpiä radiokaistoja yhä lyhyemmällä viiveellä. Altera vastaa tähän uudella Agilex 9 Direct RF -sarjan SoC-FPGA:lla, joka tuo RF-muuntimet, ohjelmoitavan logiikan ja prosessoinnin samaan piirikoteloon.

Seuraavaksi generatiivinen tekoäly mullistaa asiakaspuhelut

– Ennen generatiivista tekoälyä AI-chatit olivat pitkälti päätöspuita, ja puhelut parhaimmillaan päätöspuita tai äänitettyjä viestejä. Nyt keskustelua pystyy käymään luontevasti mihin tahansa määriteltyyn asiaan liittyen, sanoo Sonon toimitusjohtaja Aleksi Löytynoja.

Wi-Fi 7 tekee vasta tuloaan Suomeen

Suomessa Wi-Fi 6 on jo yleisin wlan-sukupolvi, mutta Wi-Fi 7 käyttöönotto on vasta alussa. Ooklan Speedtest-mittausten mukaan Wi-Fi 7 osuus suomalaisista Android-laitteilla tehdyistä wlan-mittauksista oli vuoden 2026 ensimmäisellä neljänneksellä 3,3 prosenttia.

IQM löysi oikotien virheenkorjattuun kvanttikoneeseen

Virheenkorjaus on yksi kvanttitietokoneiden suurimmista pullonkauloista. Suomalaislähtöinen IQM kertoo kehittäneensä uuden tavan, jolla virheenkorjattu kvanttilaskenta voisi vaatia selvästi vähemmän fyysisiä kubitteja kuin tähän asti on arvioitu.

Tekoäly nostaa datakeskusinvestoinnit yli biljoonaan dollariin

Datakeskusten pääomainvestoinnit ovat nousemassa yli 1000 miljardiin dollariin vuonna 2026. Taustalla ovat tekoälyklusterit, hyperskaalaajien rakentamistahti sekä muistien ja tallennuksen kallistuminen.

Tekoäly saa Nokian IP-verkoissa rajat ja säännöt

Nokia lisää Network Services Platform -alustaansa agenttipohjaisen tekoälykehyksen, jolla operaattorit voivat käyttää AI-agentteja IP-verkkojen operoinnissa hallitummalla tavalla. Ensimmäinen käytännön sovellus on vianhakuagentti, jonka tarkoitus on nopeuttaa juurisyyanalyysiä ilman että tekoäly pääsee toimimaan operaattorin määrittelemien rajojen ulkopuolella.

Tulevaisuuden PC jäähdyttää itsensä ionituulella

Tietokoneiden jäähdytys on perustunut pyöriviin tuulettimiin vuosikymmeniä. Yhdysvaltalainen Ventiva uskoo seuraavan sukupolven kannettavien ja minitietokoneiden käyttävän niiden sijaan ionituulta, jossa ilmavirta syntyy sähkökentän avulla ilman liikkuvia osia. Nyt yhtiö on aloittanut yhteistyön ASUSin kanssa selvittääkseen, soveltuuko tekniikka tuleviin AI-PC- ja NUC-järjestelmiin.

Seuraava askel ennakoivassa kunnossapidossa on tekoälyinsinööri

Koneen laakerivika havaittu. Varaosa tilattu. Huoltoikkuna varattu ensi viikon seisokkiin. Työmääräys luotu SAPiin. Aivan näin automatisoitua kunnossapito ei vielä ole, mutta Rotomaten toimitusjohtaja Mikko Kuusiston mukaan tähän suuntaan ollaan tekoälyn avulla menossa kovaa vauhtia.

Kiristyshaittaohjelmat rajussa kasvussa

Kyberhyökkäysten määrä tasaantui toukokuussa, mutta uhkataso ei laskenut. Check Pointin tuoreen raportin mukaan organisaatioihin kohdistui maailmanlaajuisesti keskimäärin 2 055 kyberhyökkäystä viikossa. Määrä oli seitsemän prosenttia pienempi kuin huhtikuussa, mutta kaksi prosenttia suurempi kuin vuotta aiemmin.

Jun  # puffbox mobox till square
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Sulautettu tekoäly pakottaa suunnittelemaan uudella tavalla

ETN - Technical articleTekoäly, kehittyneet yhteydet ja tietoturva muuttavat sulautettujen järjestelmien arkkitehtuureja. Laskentateho kasvaa nopeasti samaan aikaan, kun laitteiden fyysinen koko pienenee. Tietoturva, datan hallinta ja uudet säädökset lisäävät vaatimuksia niin yhteyksille kuin suunnittelullekin. Samalla laitevalmistajat pyrkivät nopeuttamaan tuotekehitys- ja testaussyklejään.

Lue lisää...

OPINION

SaaS on kuollut, eläköön CaaS

Tekoälyagentit eivät ehkä tapa SaaS-liiketoimintaa. Mutta ne voivat tappaa sen alkuperäisen arvomallin. Sekä Salesforce että SAP näyttävät jo rakentavan maailmaa, jossa perinteinen SaaS-käyttöliittymä katoaa lähes kokonaan.

Lue lisää...

 

LATEST NEWS

  • Tähän on tultu: tekoälyagentit kirjoittivat jo lähes kaiken koodin
  • Realme yrittää valloittaa Suomea hurjalla vaihtokampanjalla
  • CATL etsii seuraavaa akkuharppausta litium-ilmasta
  • Verkkokaupan seuraava askel on ostava tekoälyagentti
  • Linuxista löytyi 19 vuotta vanha aukko

NEW PRODUCTS

  • Lisäkortilla 10 megabitin 4G-yhteys IoT-laitteisiin
  • Yksi anturi korvaa neljä mikrokytkintä autossa
  • Murata kutisti 100 voltin autokondensaattorin 0805-kokoon
  • Voiko yksi mikro-ohjain korvata kokonaisen yhdyskäytävän?
  • 20 nanoampeeria riittää nyt magneettikytkimeen
 
 

Section Tapet