Single Pair Ethernet beschleunigt die Digitalisierung der Fertigung

Single Pair Ethernet (SPE) ist ein wichtiger Baustein, der die Systemarchitektur der Industrieautomatisierung neu definiert und damit eine integrierte digitale Fertigung mit höherer Produktivität und Erträgen ermöglicht. Die SPE-Technologie bringt die Industrieautomatisierung in den Mainstream innovativer Technologien, die Computer- und IoT-Standards nutzen.

Single Pair Ethernet (SPE) 10BASE-T1 ist eine auf zwei Adernpaaren basierende 10 Mbit/s-Ethernet-Netzwerktechnik auf der Grundlage des Standards IEEE 802.3cg. Die Ethernet-basierte SPE-Technologie unterstützt den Mehrprotokolltransport für etablierte industrielle Ethernet-Protokolle wie PROFINET, Ethernet/IP, HART-IP oder MODBUS TCP/IP und nutzt die in der Computer- und Internet of Things (IoT)-Welt verbreitete Internet Protocol (IP)-Kommunikation, um Daten und Informationen unternehmensweit und an Cloud-Anwendungen zu übertragen. Damit wird die letzte kritische Kommunikationslücke für eine vollständige Digitalisierung der Fertigung geschlossen – und Produktionsverfahren werden noch wettbewerbsfähiger und profitabler.

GERINGERE INSTALLATIONSKOSTEN UND NACHHALTIGKEIT

Das zweiadrige SPE-Konzept senkt die Installationskosten: durch einen um über 75 % geringeren Kabeldurchmesser, reduziertes Gewicht, niedrigere Kosten, kleinere Steckverbinder und einen um 30 % größeren Biegeradius als CAT 5. Auf diese Weise leistet das SPE-Konzept mit seinem extrem reduzierten Einsatz von Rohstoffen wie Kupfer und Kunststoff einen Beitrag zur Nachhaltigkeit der Kommunikationstechnologie.

INTELLIGENTE FELDGERÄTE

SPE ist ein Enabler für intelligente Feldgeräte wie Sensoren, Aktoren, Vision Kameras, Roboter, Steuerungen, Aktoren, Schwingungswächter oder Antriebe, die vor Ort Steuerungsfunktionen übernehmen oder Daten übertragen, die für Qualitätsmessungen, Produktionseffizienzanalysen, Anlagenüberwachungen, Diagnosen und vorausschauende Wartungsempfehlungen genutzt und direkt an den Fertigungsbetrieb, das Unternehmen oder entsprechende Cloud-Systeme übermittelt werden können. Mit der Systemon- Chip (SoC)-Technologie, wie sie in Massenprodukten wie Smartphones und Fitness-Trackern eingesetzt wird, lassen sich solche Daten praktisch in jedem Feldgerät zu geringeren Kosten in Hochleistungsqualität verarbeiten.

POWER OVER DATA LINE

Der Power over Data Line - PoDL-Standard (IEEE 802.3bu), der die Stromversorgung von Feldgeräten über Kommunikationsleitungen unterstützt, verbessert die Installationseffizienz noch weiter. Die Spezifikation umfasst Optionen für den 12-, 24- und 48-Volt-Betrieb. 12 Volt eignen sich für batteriebetriebene und mobile Anwendungen, während 24 Volt die gängige Spannung für Schalttafeln und Steuerungen sind.

MULTIDROP ANWENDUNG

Der 10BASE-T1S-Teil der Spezifikationen bietet eine kollisionsfreie, deterministische Ethernet-basierte Übertragung über ein Multi-Drop-Netz ohne Ethernet-Switches, was für weitere Einsparungen bei den Installationskosten sorgt.

VON 10MBIT/S BIS 10GBIT/S

Das Protokollspektrum von SPE IEEE802.3 eignet sich für Geschwindigkeiten von 10MBit/s bis 10GBit/s und kann in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen bis hin zu hochauflösenden Vision-Sensoren, LiDAR-Systemen oder Laserscannern eingesetzt werden, wie sie für die kollaborative Robotik oder autonome Logistiksysteme benötigt werden.

STECKVERBINDERSTANDARD

IEC 63171-6 ist der internationale Standard für Single Pair Ethernet-Schnittstellen in industriellen Anwendungen. Die in dieser Norm beschriebene T1 Industrial Style-Steckschnittstelle wurde 2016 von HARTING in die Standardisierung überführt und gilt jetzt als internationaler Standard für SPE-Netzwerke in M3I3C3E3-Umgebungen (Industrie). IEC 63171-6 (Industriestandard) ist ein umfassender Standard mit allen notwendigen Spezifikationen und Testsequenzen, der in die aktuellen SPE-Verkabelungsstandards der veröffentlichten Normen ISO/IEC 11801-3 + AMD 1 sowie in den kommenden ANSI/TIA 568.5 für die industrielle Verkabelung integriert wurde. Der Standard beinhaltet eine Vielzahl von möglichen Schnittstellenvarianten für unterschiedliche Kabeldurchmesser und spezielle Anwendungen von IP20 bis M8 / M12 für IP65/67 mit Schraub- und PushPull-Verriegelung.

DIE SPE-ENTWICKLUNG

2019 hat HARTING gemeinsam mit sechs weiteren Gründungsunternehmen das SPE Partner Network e.V. als globale Organisation gegründet, die die Entwicklung aller Komponenten zur Unterstützung von Single Pair Ethernet vorantreibt und die Industrie über diese neue Technologie und ihre Vorteile für eine integrierte digitale Fertigung informiert. Die SPE-Technologie hebt die Industrieautomatisierung mit innovativen Technologien, die Datenverarbeitungs- und IoT-Standards nutzen, auf Mainstream-Niveau.

DIE SPE-COMMUNITY

Mittlerweile gehören dem Single Pair Ethernet Partner Network e. V. mehr als 50 Unternehmen aus allen Teilen der Welt an. Das gemeinsame Ziel aller Mitglieder ist es, das SPE-Ökosystem zu etablieren und zu stärken. Dazu bringen alle Mitglieder ihre Kompetenzen ein, um die internationale Standardisierung voranzutreiben, alle notwendigen Einzelkomponenten und Geräte zu entwickeln und die SPE-Technologie auf den Markt zu bringen. Auf diese Weise fördert das SPE-Netzwerk die Zusammenarbeit verschiedener Industriepartner, gemeinsame Entwicklungen und eine enge Kooperation zum Nutzen der Industrie und der künftigen Nutzer dieser Technologie.­