Weg vom Feldbus und hin zur IT:

Sensoren einfach und sicher vernetzen

Single Pair Ethernet (SPE) und standardisierte Mikroserver machen es möglich: Sensoren können mit geringstem Aufwand auch über größere Entfernungen direkt in eine Edge- oder Cloud-basierende IT eingebunden werden. Der aufwändige Weg über Feldbusse entfällt und die Schnittstelle zum Sensor kann einschließlich Verschlüsselung einfach über Webbrowser konfiguriert werden.
 Kommunikationsmodul Pericore in der Bauform einer SOC-Platine des Herstellers Perinet mit Blockschaltbild.
Kommunikationsmodul Pericore in der Bauform einer SOC-Platine des Herstellers Perinet mit Blockschaltbild.Bild: Perinet GmbH

Mit Industrie 4.0 setzt sich der Trend fort, nicht nur einzelne Systeme, sondern ganze Prozessketten via Cloud zu steuern und zu optimieren. Hierzu müssen vielfältige, teils relativ weit voneinander entfernte Sensordaten beteiligter Systeme einbezogen und ausgewertet werden. Erfolgt die Anbindung über Feldbusse, so muss die zur Vernetzung notwendige Infrastruktur aufwändig nachgerüstet werden. Das erfordert oft spezielle Kabel und immer einen hohen Aufwand, die entsprechenden Sensoren an das jeweilige Bussystem anzupassen bzw. entsprechend smart zu machen. Speziell in der Anlagen- und in der Gebäudetechnik können hier schnell hohe Kosten entstehen.

Zu berücksichtigen ist auch, dass solche Systeme regelmäßig gewartet und dabei immer wieder an den aktuellen Stand der Technik angepasst werden müssen. Beispielsweise ist Verschlüsselung bisher nur bei wenigen Feldbussystemen standardmäßig integriert. Entsprechende Sonderwünsche und der (Software-) Wartungsaufwand über die Zeit können den Betrieb solcher Systeme und damit die Gesamtkosten stark verteuern.

 Pericore Development Board und Software Architektur
Pericore Development Board und Software ArchitekturBild: Perinet GmbH

Mit Mikroservern netzwerkfähig machen

Einfacher und kostengünstiger ist es in den meisten Fällen, entweder gleich smarte, direkt internetfähige Sensoren zu verbauen oder bestehende Sensorlösungen, basierend auf Standardkomponenten und -technologien, selbst netzwerkfähig zu machen. Bei letzterem Ansatz ist es wichtig, darauf zu achten, dass die Lösung auf Standards basiert, für den Benutzer transparent ist und gut skaliert. Geeignet sind hierzu Mikroserver, die nur geringen Wartungsaufwand verlangen, der dann auch vollständig vom Lieferanten bzw. dem Kunden selbst abgedeckt werden kann und keine besonderen Ansprüche an die benötigte Infrastruktur stellt.

Bild: Perinet GmbH

Flexibel, robust und preisgünstig: SPE mit 100BaseT1

Zur IT-basierten Vernetzung von Sensoren und Aktoren in Anlagen und Gebäuden steht mit Single Pair Ethernet eine neue Technologie in den Startlöchern, welche sich bereits in Automotive-Anwendungen erfolgreich etabliert hat. SPE zeichnet sich durch kostengünstige, einfach und in engen Radien verlegbare Leitungen und in Verbindung mit 100BaseT1 durch gute Performance aus. Die Ausführung als hybrides Kabel mit einem zusätzlichen Adernpaar für die Stromversorgung ermöglicht praktisch beliebige Topologien und eine störungsfreie Speisung benötigter Elektronik ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand. So lassen sich derzeit in der Praxis selbst mit ungeschirmten Cat5-Kabeln größere Kabellängen bis etwa 300m erreichen.

Was liegt also näher, als diese Infrastruktur zu nutzen, um auch die entferntesten Sensoren und Aktoren über Intra- und Internet in die IT einzubinden? Benötigt werden dazu Mikroserver, welche vom Sensor kommende (bzw. an einen Aktor fließende) Daten so aufbereiten, dass sie über eine genormte IT-Infrastruktur kommuniziert werden können.

Bild: Perinet GmbH

SPE-Modul als Herzstück der Anbindung

Heutige Microcomputer gibt es als System-on-Chip (SOC) in einer Baugröße, die nur so groß wie ein Fingernagel ist. Dennoch können sie über eine Leistungsfähigkeit verfügen, wie sie in der Anfangszeit des Internets ein kompletter Desktop-Computer hatte, und dies bei einer Leistungsaufnahme von weit unter einem Watt.

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