Nella digitalizzazione dei processi industriali, le crescenti esigenze in termini di efficienza energetica, cybersicurezza e controllabilità si confrontano con tecnologie preesistenti quali interfacce seriali, sistemi bus proprietari o installazioni difficili da ampliare. Con Single Pair Ethernet (SPE) sta emergendo una nuova tecnologia in grado di affrontare queste sfide. Ma che cos’è esattamente SPE? Quali vantaggi specifici offre a produttori, costruttori di macchine e gestori? E come si può realizzare con successo la transizione verso questa tecnologia orientata al futuro?
Single Pair Ethernet (SPE) è un nuovo standard fisico Ethernet riconosciuto a livello mondiale, che consente sia la trasmissione dei dati sia l’alimentazione elettrica tramite un’unica coppia intrecciata di conduttori in rame. A differenza dell’Ethernet convenzionale, che utilizza quattro coppie di conduttori, SPE permette di realizzare un’infrastruttura più compatta ed efficiente nell’impiego delle risorse. La cosiddetta tecnologia “Power over Data Line” (PoDL) consente inoltre di fornire ai dispositivi collegati fino a 50 watt di potenza elettrica.
Con una portata fino a 1.000 metri a 10 Mbit/s (secondo IEEE 802.3cg), SPE è particolarmente adatto all’automazione degli edifici e dei processi. Su distanze inferiori sono possibili velocità di trasmissione ancora più elevate, fino a 1 Gbit/s. I connettori corrispondenti sono definiti nella norma IEC 63171 e progettati specificamente per applicazioni industriali compatte e robuste.
Perché SPE è particolarmente rilevante oggi
Con la crescente interconnessione dei componenti intelligenti e la maggiore richiesta di una comunicazione continua basata su IP, i sistemi fieldbus tradizionali stanno raggiungendo i propri limiti. Tra il mondo IT e il livello di campo spesso rimane una discontinuità che attualmente deve essere colmata mediante Remote-IO, convertitori di mezzo trasmissivo, ripetitori, gateway e percorsi di cablaggio paralleli. È proprio qui che interviene SPE: elimina questa frammentazione tecnica e porta la comunicazione Ethernet direttamente al sensore o all’attuatore, con un impegno minimo per il cablaggio. Per la prima volta diventa possibile implementare strutture IP standardizzate dal cloud fino all’interno del dispositivo.
SPE è già indispensabile in alcuni settori industriali. Nel settore automobilistico, per esempio, il protocollo di comunicazione fa parte delle moderne architetture dei sistemi di cablaggio, riducendo peso, ingombro e complessità e rendendo innanzitutto possibile la guida autonoma.
Nella robotica, Single Pair Ethernet consente una maggiore libertà di movimento e flussi di dati più efficienti. I ridotti raggi di curvatura e la possibilità di trasmettere l’alimentazione attraverso lo stesso cavo rappresentano chiari vantaggi per i robot collaborativi (cobot). Anche le soluzioni per edifici intelligenti traggono beneficio da questa tecnologia: SPE facilita l’interconnessione dei sistemi di controllo dell’illuminazione, dei sensori della qualità dell’aria e dei sistemi di accesso.
SPE viene già utilizzato persino nelle aree potenzialmente esplosive dell’industria di processo. In questi casi, la variante Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) consente un funzionamento sicuro in condizioni ambientali impegnative. Questi esempi pratici illustrano il potenziale della tecnologia e indicano le opportunità che potrebbe offrire anche al settore RACHP.
Il Dr Christian Ellwein, responsabile del gruppo di lavoro sull’elettronica di ASERCOM, l’Associazione europea dei produttori di componenti per la refrigerazione, sottolinea l’importanza strategica di SPE: “La tecnologia deriva originariamente dal settore automobilistico, dove è già ampiamente utilizzata. L’opportunità consiste ora nello sfruttarne il potenziale per l’automazione degli edifici e, oltre a ciò, per la tecnologia della refrigerazione e della climatizzazione”.
ASERCOM e SPESA: cooperazione per uno standard comune
ASERCOM e Single Pair Ethernet System Alliance (SPESA), una rete globale di 90 aziende tecnologiche leader, hanno riconosciuto che l’introduzione di SPE nella tecnologia della refrigerazione e della climatizzazione non può essere realizzata esclusivamente sul piano tecnico. Hanno quindi unito le forze in un gruppo di lavoro per sviluppare congiuntamente standard, requisiti e raccomandazioni operative. L’obiettivo è creare le condizioni necessarie per un’implementazione interoperabile e indipendente dal produttore.
Ellwein aggiunge: “È importante scegliere la tecnologia giusta per essere pronti per il futuro ed evitare di duplicare gli sforzi su più sistemi. Per questo è fondamentale che ASERCOM partecipi fin dalle prime fasi, poiché ciò può evitare una notevole quantità di lavoro di sviluppo”.
Non si tratta soltanto di specifiche tecniche. La collaborazione in corso riguarda anche i requisiti di comunicazione, le strutture dei dati, i cicli di aggiornamento e le esigenze di alimentazione elettrica. Un punto fondamentale è la valutazione dell’infrastruttura esistente: quali cablaggi potranno continuare a essere utilizzati? Quali interfacce saranno rilevanti in futuro? E come si potranno realizzare progetti pilota in modo ragionevole e pratico? I primi risultati saranno presentati allo SPE Forum nell’autunno 2025.
Vantaggi tecnologici nei sistemi interconnessi
Un vantaggio fondamentale di SPE è l’unificazione dell’infrastruttura di comunicazione. Anziché utilizzare una moltitudine di fieldbus proprietari, la tecnologia consente di sviluppare una rete IP uniforme fino al livello più basso. Ciò non solo semplifica la progettazione, ma riduce anche le potenziali fonti di errore.
Inoltre, molti standard di sicurezza e comunicazione del settore IT possono essere applicati direttamente. La crittografia basata su certificati, i modelli di accesso basati sui ruoli e le possibilità di aggiornamento tramite la rete sono già oggi ben consolidati e, grazie a SPE, possono ora essere implementati anche a livello dei dispositivi. Allo stesso tempo, connettori più piccoli e un minor numero di conduttori consentono di realizzare dispositivi più compatti e installazioni semplificate.
Simon Seereiner, Business Development Manager presso Weidmüller e portavoce di SPE System Alliance, riassume così: “SPE non è semplicemente un’altra tecnologia, è la chiave dell’architettura di comunicazione industriale del prossimo decennio. Semplifica radicalmente le reti e, contemporaneamente, porta gli standard di sicurezza a un nuovo livello”.
L’alimentazione elettrica tramite PoDL completa il sistema: molti sensori e unità di controllo possono funzionare senza cavi di alimentazione aggiuntivi. Ciò riduce i tempi di installazione, abbassa i costi e diminuisce il carico d’incendio negli ambienti critici.
Standardizzazione e disponibilità
La standardizzazione internazionale di SPE garantisce certezza nella progettazione: IEEE 802.3 specifica gli standard per la trasmissione dei dati, mentre IEC 63171 definisce le interfacce di innesto adatte all’industria, agli edifici e agli ambienti gravosi. Anche i cavi per le diverse applicazioni sono standardizzati nelle norme da IEC 61156-11 a -14. Prodotti dotati di diverse interfacce IEC sono già disponibili oggi sul mercato. SPE è inoltre supportato da SPE System Alliance. Le attività collaborative all’interno dell’alleanza garantiscono che dispositivi, componenti infrastrutturali e piattaforme software siano compatibili e coordinati tra loro.
Seereiner intravede anche il potenziale per funzionalità completamente nuove rese possibili da SPE: “Quando l’alimentazione e i dati vengono trasmessi attraverso la stessa coppia di conduttori, emergono nuove possibilità, come sensori intelligenti dotati di ulteriori capacità di analisi o attuatori direttamente collegati in rete e configurabili”.
Aggiunge: “Quando elettricità e dati passano attraverso lo stesso cavo sottile, la soluzione non è soltanto più economica e flessibile, ma diventa anche più intelligente: i dispositivi si riconoscono reciprocamente, si aggiornano e possono essere controllati in tempo reale. È così che un semplice conduttore diventa un percorso intelligente per i dati”.
I vantaggi di SPE non sono soltanto tecnici, ma anche economici ed ecologici. Il minore impiego di rame e plastica comporta costi inferiori per i materiali e un bilancio ambientale notevolmente migliore. Secondo SPE System Alliance, il peso dei cavi nei cablaggi tipici delle macchine può essere ridotto fino al 60 percento. Allo stesso tempo, in molti casi PoDL elimina la necessità di alimentatori separati, con un risparmio di spazio, energia e impegno di manutenzione.
Inoltre, la standardizzazione riduce la varietà dei componenti: un minor numero di varianti comporta minori esigenze di stoccaggio e una formazione più semplice. Ciò significa che non soltanto i produttori, ma anche gli integratori e i gestori beneficiano di un’architettura di sistema più efficiente e sostenibile.
Conclusione: l’infrastruttura del futuro è rilevante anche per i gestori
Single Pair Ethernet è più di una semplice nuova tecnologia di cablaggio: è una leva strategica per la digitalizzazione, l’efficienza e la sostenibilità. Per i produttori del settore della refrigerazione e della climatizzazione, questa tecnologia apre nuove possibilità nella progettazione, nell’integrazione e nell’interconnessione. Ma anche i gestori ne traggono vantaggio: i sistemi diventano più trasparenti, più facili da controllare e più agevoli da manutenere.
Per esempio, nel settore della distribuzione alimentare, nell’industria logistica o per i gestori di complessi edilizi, ciò significa disporre di dati migliori per il controllo degli impianti di refrigerazione e climatizzazione, poterli integrare più facilmente nelle reti esistenti e ridurre l’impegno di manutenzione.
La collaborazione in corso tra ASERCOM e
SPESA dimostra che è possibile adottare un approccio strutturato. Chi inizia
oggi a pensare al futuro potrà agire in modo più efficiente domani. Dopo tutto,
l’infrastruttura utilizzata per la comunicazione è la struttura portante silenziosa di ogni
digitalizzazione di successo.
