Single Pair Ethernet als Schlüsseltechnologie der Digitalisierung

Everything goes SPE

Die Digitalisierung in den verschiedensten Industrien nimmt zu und das IIoT wächst stetig. Das bringt mehr Kommunikationsteilnehmer und einen entsprechenden Bedarf an immer schnellerer, lückenloser Vernetzung mit sich. Seit langem bewährt sich Ethernet bei der intelligenten Vernetzung von Geräten in unterschiedlichen Anwendungsfeldern. Künftig kann Single Pair Ethernet z.B. serielle Feldbus-Kommunikationsprotokolle nicht mehr nur ergänzen, sondern sie vollständig ersetzen.
Das Phoenix-Contact-Beratungsteam zum Thema Single Pair Ethernet und Datenkommunikation: Tim Kindermann, Verena Neuhaus und Guadalupe Chalas
Das Phoenix-Contact-Beratungsteam zum Thema Single Pair Ethernet und Datenkommunikation: Tim Kindermann, Verena Neuhaus und Guadalupe ChalasBild: Phoenix Contact GmbH & Co. KG

SPE und Roboter

Beim Einsatz von autonomen und kollaborativen Robotern bietet SPE viele Vorteile. Durch die höhere Datenübertragungsrate als bei herkömmlichen Feldbussystemen funktioniert die Kommunikation zwischen Roboter und Steuerungseinheit mit gesteigerten Abtastraten und größerem Datenaufkommen. Hinzu kommt die vereinfachte Verkabelung mit Daten und Energie in einer Bahn. Für über die definierten PoDL-Standards hinausgehende Leistungsanforderungen werden künftig auch hybride SPE-Lösungen zur Verfügung stehen, mit Daten- und Leistungskontakten in einem Steckverbinder. Die Reduzierung der Anzahl von Kabeln und Verbindungen trägt zu weniger Ermüdungsausfällen, schnellerer Fehlerbehebung und einfacherer Wartung bei. Durch den geringeren Biegeradius im Vergleich zu bisherigen Automatisierungskabeln kann SPE zudem eine wesentliche Optimierung bei der Auslegung des Roboterhandlings bewirken.

Echtzeit-Steuerung mit SPE

Neu errichtete oder umgebaute intelligente Gebäude stehen für hohe Ansprüche an Sicherheit und Effizienz. Um die dafür benötigten Daten in Echtzeit verarbeiten zu können, müssen IoT-Geräte wie Sensoren, Thermostate oder Kamerasysteme kontinuierlich mit der Cloud kommunizieren. Single Pair Ethernet ist ideal geeignet, um die Daten aus einer Vielzahl von Anwendungen in einem Gebäude bündeln und weiterleiten zu können. SPE-Komponenten sind zudem wesentlich kompakter als die bisher gängigen RJ45-Steckverbinder – so lässt sich die Anschlussdichte von Netzwerkgeräten im Gebäude erhöhen. Der 10BASE-T1S-Standard mit Multidrop-Fähigkeit schließlich erlaubt es – analog zur traditionellen Busstruktur – eine Reihe von Sensoren als Linientopologie miteinander zu verbinden und somit von einem Gerät zum anderen springen zu können, um alle mit dem Netzwerk zu verbinden. Damit ist die Grundlage für die Netzwerkanbindung von Licht-, Temperatur-, Rauch- oder Luftsensoren sowie Steuerungen für Fenster und Rollläden geschaffen. Die Vereinheitlichung von OT und IT auf derselben Plattform eröffnet eine größere Produktauswahl, vereinfacht die Wartung und senkt die Kosten.

SPE als Basis für nachhaltige Energie-Lösungen

Intelligentes Datenmanagement ist eine entscheidende Voraussetzung für nachhaltige Energie. Windturbinen oder PV-Anlagen müssen generierte Energie zu jeder Zeit messen und mit dem intelligenten Energienetz synchronisieren können. Dadurch ergeben sich neue Herausforderungen. Bei heutigen Windenergieanlagen z.B. ist eine Datenverbindung von der Gondel bis zum Boden der Anlage aufgrund Höhen von oft über 100 Metern mit üblichen kupferbasierten Ethernet-Verbindungen nicht möglich, hier favorisieren Betreiber derzeit noch Glasfaser- oder drahtlose Lösungen. SPE stellt eine praktikable Lösung für solche Verbindungen dar. Auch in Solarparks oder Power-to-Grid/Gas-Anlagen bestehen oft Entfernungen von mehr als 100m zwischen wichtigen Anschlusspunkten. Hier kann Single Pair Ethernet ebenfalls durch eine erhöhte Reichweite punkten.

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