Schlüsseltechnologie für die digitale Transformation

SPE kann mehr

Die Welt verändert sich in den Sektoren Energie, Industrie und Gebäudetechnik. Dabei spielt die Digitalisierung eine entscheidende Rolle. Zwei essenzielle Aspekte zeichnen diese Transformation aus: digitales Erfassen von elektrischen Daten inklusive deren Verarbeitung und ihre effiziente Kommunikation. SPE bildet eine entscheidende Schlüsseltechnologie für zukunftsfähige Systeme.
Single Pair Ethernet bietet in vielen Anwendungsbereichen mit seinen Leistungsparametern neue Lösungsansätze für eine erfolgreiche Digitalisierung.
Single Pair Ethernet bietet in vielen Anwendungsbereichen mit seinen Leistungsparametern neue Lösungsansätze für eine erfolgreiche Digitalisierung.Bild: Phoenix Contact GmbH & Co. KG

Moderne Systeme wie das Internet of Things oder auch das industrielle Pendant IIoT wachsen stetig – im Streben nach mehr Leistungsfähigkeit, vernetzten Anwendungen und optimierter Effizienz. Kommunikation inklusive der zugehörigen technischen Infrastruktur kommt dabei eine entscheidende Bedeutung zu. Mit dem Ethernet etablierte sich bereits seit Jahrzehnten eine Technik für die Verbindung von Datennetzen und die Anbindung von Geräten. Doch mit SPE wurde eine Technik entwickelt, die auf die Anforderung heutiger Einsatzgebiete ausgelegt ist. Deren Eigenschaften bieten einen echten Mehrwert für moderne Kommunikationsinfrastrukturen. Phoenix Contact hält dazu mit einem umfassenden Produktportfolio technische Lösungen und die branchenübergreifende Expertise bereit.

Mit nur einem Adernpaar überträgt SPE Daten und Leistung.
Mit nur einem Adernpaar überträgt SPE Daten und Leistung.Bild: Phoenix Contact GmbH & Co. KG

Ethernet vs. Single Pair Ethernet

Ethernet-Lösungen, so wie sie bislang in unterschiedlichen Industrien genutzt werden, erfordern traditionell zwei bzw. bei Gigabit-Ethernet und höheren Datenübertragungsraten sogar vier Adernpaare. Bei SPE dagegen reicht ein Adernpaar – und es kann damit sogar Daten und Leistung übertragen. Die möglichen Übertragungsraten reichen dabei von 10MBit/s bei einer maximalen Übertragungslänge von 1.000m bis hin zu 1GBit/s bei maximal 40m. Damit sind sogar anspruchsvolle Aufgaben beim Einsatz von vernetzter Sensorik mit Scannern oder Kameras realisierbar. Viele Anwendungsfälle, die bislang aufgrund der erforderlichen Datenraten, Reichweiten und nahtloser Kommunikation an die Grenzen der technischen bzw. wirtschaftlichen Umsetzbarkeit stießen, können nun mit SPE Realität werden.

Durch die hohen Datenübertragungsraten eignet sich SPE für kontinuierliche Echtzeit-Kommunikation.
Durch die hohen Datenübertragungsraten eignet sich SPE für kontinuierliche Echtzeit-Kommunikation.Bild: Phoenix Contact GmbH & Co. KG

Übertragungen bis zu 1.000m

Sollten bislang Punkt-zu-Punkt-Verbindungen z.B. bei Fließ- und Förderbändern mit Distanzen größer als 100m realisiert werden, kamen herkömmliche Standard-Ethernet-Lösungen an ihre Grenzen. Mit Repeatern oder Switches, die eingesetzt wurden, um die limitierte Reichweite zu erweitern, holte man sich aber potenzielle Fehlerquellen ins System und erhöhte den Wartungsbedarf. Steigt die Zahl der Schnittstellen, so steigt die Anfälligkeit für Störungen. Mit der SPE können hingegen Entfernungen bis zu 1.000m bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 10MBit/s realisiert werden – ohne zusätzliche Geräte. Optional können die verbundenen Geräte zudem die Power-over-Data-Line-Technologie (PoDL) nutzen. Aktuell noch eingesetzte Feldbustechnologien sind so zukünftig durch SPE-Lösungen mit Datenraten bis 10MBit/s ersetzbar. SPE eignet sich dabei auch für komplexe Netzwerktopologien. Über Gateways lassen sich Verbindungen zu unterschiedlichen Systemen aufbauen und mit einheitlichen Ethernet-Diensten betreiben. Unterschiedliche Anwendungen können in der Praxis umgesetzt werden. Aktuell wird in den IEEE802.3-Konsortien über SPE-Standards mit erweiterten Leistungsrahmen diskutiert. So könnten auch höhere Datenraten mit 10GBit/s und mehr für kurze Distanzen (<15m) sowie 100MBit/s bzw. 1GBit/s mit einer Länge von bis zu 500m möglich werden. Das wiederum würde ganz neue Applikationsbereiche erschließen.

Bei Robotern punktet SPE mit seiner Leistungsfähigkeit und dem geringen Platzbedarf.
Bei Robotern punktet SPE mit seiner Leistungsfähigkeit und dem geringen Platzbedarf.Bild: Phoenix Contact GmbH & Co. KG

SPE-Anwendungsbereiche im industriellen Umfeld

In klassischen Industrieanwendungen kommen z.B. bislang häufig Ethernet-Netzwerke sowie Feldbussysteme auf der Feldebene zum Einsatz. Durch den Einzug von anspruchsvollen Anwendungen für das IIoT werden effizientere Kommunikationssysteme als die bisherigen Feldbusse notwendig. Überall dort, wo eine lückenlose Kommunikation zwischen Sensoren und/oder Netzwerken erforderlich wird, kommen solche Bestandssysteme schnell an ihre Grenzen. Dabei sind eine nahtlose und sichere Datenverbindung bei solchen Anwendungen entscheidend. Ein Terabyte Daten entstehen ungefähr in einer durchschnittlichen Fabrik pro Tag, Tendenz steigend. Um dieses Datenvolumen zu verarbeiten, ist eine kontinuierliche Kommunikation notwendig. Hierbei kann über SPE eine durchgängige Systemlösung vom Sensor bis zur Cloud erfolgen. Vor dem Hintergrund einer immer komplexeren Infrastruktur, was Netzwerk, Sensorik und intelligente Endgeräte betrifft, kann mit SPE ein leistungsstarkes Gesamtsystem entstehen. Sicher, einfach, kompakt und kosteneffektiv: Die Vorteile sind dabei vielfältig, zudem werden die SPE-Systeme künftig wesentlich kostensparender als die aktuellen Bestandslösungen aus Bus- und Ethernet-Komponenten.

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