Single Pair Ethernet SPE System Alliance – Neue Partnerschaft für Single Pair Ethernet

Single Pair Ethernet hat das Potenzial, alle heute verwendeten Feldbusse auf lange Sicht vollständig abzulösen. Nun hat sich auch das zweite Lager zu einer Allianz zusammengeschlossen.

Die neue Technologie Single Pair Ethernet (kurz SPE) hat immenses Potenzial und der Markt ist heiß umkämpft: Das SPE Industrial Partner Network mit mittlerweile 19 Mitgliedern konkurriert mit der SPE System Alliance.

Letztere basiert auf der Technologiepartnerschaft von Phoenix Contact, Weidmüller, Reichle & De Massari (R&M), Fluke Networks sowie Telegärtner, die sich zur SPE System Alliance weiterentwickelt hat. Auch in dieser Gruppe haben sich führende Technologieunternehmen aus verschiedenen Branchen und Anwendungsbereichen wie Sensoren, Kabel, Steckverbinder, Messgeräte, Chip, Switches und Endgeräte zusammengeschlossen, die ihr SPE-Knowhow bündeln und zielorientiert austauschen wollen.

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Weidmüller baut IIoT-Portfolio weiter aus

Die Partner der System Alliance verfolgen das Ziel, SPE für das Industrial Internet of Things (IIoT) weiter voran zu treiben und in angrenzende Bereiche einzuführen. Der System Alliance sind jetzt auch Dätwyler, Kyland, Microchip Technology, Rosenberger, Sick, O-Ring, Draka/Prysmian Group und University4Industry beigetreten.

Wesentlicher Unterschied zum Industrial Partner Network sei, dass man neben der Normung auch in die Anwendungen gegangen sei bei Sensor- und Schaltgeräteherstellern, aber auch bei feldkonfektionierbaren Steckverbindern. Ein stabiler Serienstand sei bereits in der Umsetzung, erklärt Volker Bibelhausen, Vorstandssprecher bei Weidmüller.

Synergien in der SPE System Alliance

Das Netzwerk dient der Zusammenarbeit an technologischen Herausforderungen bei der Umsetzung von SPE in IIoT-Anwendungen. Die Unternehmen haben das Ziel, den eigenen Knowhow-Aufbau für die SPE-Technologie zu beschleunigen und darüber eine schnellere und zuverlässigere Implementierung in ihre Produkte zu ermöglichen.

Durch die Ausrichtung zu einer branchen- und applikationsübergreifende Austauschplattform kommen Unternehmen aus allen zukünftigen SPE-Ecosystemen zusammen. Der Blick ist dabei nicht auf Einzelaspekte wie die Anschlusstechnik fokussiert. Es geht um Fragestellungen und Herausforderungen, die im Zusammenhang mit SPE bei vielen Marktteilnehmern nach wie vor bestehen.

Regelaustauschformate und gemeinsame Projekte bieten Raum für enge Kooperationen. Die Mitglieder arbeiten bereits in ersten Subcommunities zusammen, unter anderem in den Bereichen der Anschlusstechnik, Normung, SPE-Use-Case-Beschreibung oder auch für Kabellösungen.

Durch die breite Aufstellung der SPE System Alliance werden eine Vielzahl von Anwendungsfällen und Applikationsfeldern bereits abgedeckt.

SPE im Bereich Automotive – Impulse aus der Fahrzeugindustrie

In den heutigen Fahrzeuggenerationen werden Ethernet-Systeme in wachsendem Maße verbaut. Durch die Vernetzung von Steuergeräten und Sensoren lassen sich weitere Innovationen in den Bereichen Fahrerassistenzsysteme, wie LiDAR, hochauflösende Displays, autonomes Fahren, 4K Kameras und Infotainment realisieren.

Die Entwicklung des automobilen Ethernets hat zu zwei IEEE-Standards geführt: 100BASE-T1 (100 MBit/s basierend auf BroadR-Reach-Technologie) sowie 1000BASE-T1 (1 GBit/s). Aus den Anforderungen an den Gesamtkanal wurden Grenzwerte für die Steckverbinder und Kabel sowie damit einhergehende Messverfahren definiert. Das Partnerunternehmen Rosenberger beteiligte sich federführend an der Standardisierung in beiden Gremien in den Bereichen Automotive-Steckverbinder-Design, Signalintegrität und EMV.

Single Pair Ethernet für Building Automation

Smarte Gebäude und Fabriken lassen sich durch das Internet of Things einfacher und günstiger realisieren. Mit dem IP-Protokoll werden LED-Lampen, Schalter, Sensoren, Thermostate, Maschinensteuerungen oder Motoren für Jalousien über das lokale Datennetz und die Cloud mit dem Gebäudemanagementsystem verbunden. Anwendungsspezifische Feldbus-Systeme entfallen und damit auch Gateways, komplexe Schnittstellen und unterschiedliche Protokolle. Mit der strukturierten Deckenverkabelung (Digital Ceiling) lässt sich die intelligente Gebäudeautomation nahtlos via IP vereinen.

Das vereinfacht Installation, Wartung und Netzwerkmanagement. Hohe Datenraten werden meist nicht benötigt, dafür eine hohe Anschlussdichte. SPE wird als ideale Ergänzung zur strukturierten Deckenverkabelung angesehen. Die existierende Verkabelung kann einfach mit SPE erweitert werden, um eine höhere Anschlussdichte für Geräte zu erreichen. R&M und Telegärtner bieten Lösungen für die strukturierte Deckenverkabelung an und können aufzeigen, wie sich SPE in eine solche Lösung integrieren lässt.

SPE in der passiven Industrieverkabelung

SPE bietet die durchgängige IP-Kommunikation von der Feld- bis in die Unternehmensebene und damit vom Sensor bis in die Cloud. Als Alternative zu den heutigen Feldbussen wird die Technologie die industrielle Datenübertragung revolutionieren. Die Grundlage für die barrierefreie Vernetzung verschiedener Komponenten und Geräte bilden normierte Steckgesichter.

Phoenix Contact, Weidmüller, R&M, Rosenberger und Telegärtner entwickeln kompakte Geräte- und Kabelsteckverbinder nach den normierten und vollständig kompatiblen Schnittstellen nach IEC 63171-2 (IP20) und 63171-5 (IP67). Das Steckgesicht kann in alle marktgängigen und normierten Steckervarianten (M8/M12) integriert werden und erlaubt durch hohe Packungsdichte und geringen Platzbedarf eine effiziente und zukunftssichere Verkabelung.

Single Pair Ethernet in der Sensorik

Sensoren als intelligente Datenlieferanten werden neben der klassischen Automatisierungstechnik heute immer mehr über Ethernet-Netzwerke in IIoT-Applikationen eingebunden. Durch die mit SPE einhergehende Miniaturisierung der Anschlusstechnik können auch kleinere und kompakte Sensoren an Ethernet-Netzwerke angeschlossen werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Kombination von SPE mit der Energieeinspeisung über die Datenleitungen. Zusätzlichen Steckverbindungen zur Spannungsversorgung können hierbei entfallen. Der Einsatz von SPE als Standardschnittstelle ermöglicht es den Geräteherstellern zudem, ein schlankes Geräteportfolio mit weniger Varianten anzubieten. Sensoren in einer Maschine oder Anlage lassen sich einfacher verkabeln und reduzieren beim Anwender Installationsaufwände.

Kabel und Leitungen für Single Pair Ethernet

In den Anwendungsbereichen von SPE werden die Übertragungskanäle aus verschiedenen Kabeln und einer unterschiedlichen Anzahl von Steckverbindungen erstellt. Während die Übertragungskanäle mit den Übertragungsparametern wie Bandbreite, Dämpfung, Rückflussdämpfung und Schirmungsmaß in den Systemnormen festgelegt werden (z.B. ISO/IEC Normenreihe 11801), müssen Steckverbinder und Kabel angepasst an den jeweiligen Kanal zugeschnitten werden.

Führend sind hier die Arbeiten im Komitee IEC46C. Kabel mit einer Bandbreite von 20 MHz für die feste Verlegung und Anschlussleitungen passend zu den 10BaseT1-Kanälen sowie Kabel mit 600 MHz Bandbreite für 100BaseT1 und 1000BaseT1 stehen zur Verfügung (Normenreihe IEC 61156-11 und folgende).

Ein Vorteil von SPE ist die gleichzeitige Übertragung von Signalen und von Leistung auf der 1-paarigen Leitung, etwa vom Switch zum Sensor. In der Gebäudeverkabelung als PoE bekannt wird bei SPE die 1-paarige Leitung als PoDL (Power over Data Line) benannt. Abgestimmt auf die Querschnitte und Kanallängen sind mit PoDL Leistungen bis ca. 15 W übertragbar.

Aus den unterschiedlichen Umgebungsbedingungen in der Industrie und im Gebäude ergeben sich Anforderungen an die mechanische, chemische, thermische, brandtechnische oder auch elektromagnetische Widerstandsfähigkeit. Datwyler und die Draka Prysmian Group sind hier die Systempartner, die ihre Erfahrungen einbringen.

Die SPE System Alliance ist eine offene Plattform für Unternehmen, die die SPE-Technologie weiter im Markt voranbringen wollen. Details und Möglichkeiten mit der System Alliance in Kontakt zu treten, bestehen auf der Website.

Dieser Beitrag erschien zuerst auf unserem Partnerportal Elektronikpraxis.de

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