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Single Pair Ethernet für das zuverlässige Industrielle Internet der Dinge

Von universellen Schichten

Steigende Anforderungen an die Interoperabilität der Automatisierungsinfrastruktur steigern die Chancen für den Durchbruch der SPE-Technik. Es ist die Technologie-Plattform, die eine Migration von verschiedenen Legacy-Netzwerken zu einer universellen physikalischen Schicht ermöglicht. Damit ist Industrie 4.0 einen weiteren Schritt näher - durch eine einzige Technologie - Daten vom einzelnen Edge-Sensor über die Fertigung bis hin zum Desktop-Laptop bereitstellen zu können.

Komfort und Funktionalität von SPE bieten einen kostengünstigen Zugang für die Migration oder den schrittweisen Einsatz von SPE in einer industriellen Umgebung. Die Technologie ist auf die Ausweitung der Datenerfassungsfunktionen auf viel mehr Edge-Geräte ausgerichtet, für die ein schneller Datenzugang bisher unerschwinglich war. Die Panduit M8-Steckverbinder (Bild 2) gemäß MICE2/3-Klasse bieten die hohe Schutzart IP67 gegen Staub sowie Wasser. Da die Pin-Kodierung identisch ist mit bestehenden Sensor- und Feldbussystemen, wird der Umstieg wesentlich erleichtert.

Zu den frühen Anwendungen für SPE gehören:

  • Anschluss von Skid- und Maschinen-E/A-Blöcken zum Ethernet-Netzwerk
  • Verbindung maschineninterner Geräte an einen maschineninternen oder zellularen industriellen Netzwerk-Switch
  • Anschluss von Feldsensoren und Aktoren an industriellen Netzwerk-Switch über Punkt-zu-Punkt oder strukturierte Kabel-Link-Kanäle, beides mit Längen bis zu 1km (also weit über der aktuellen 100m Grenze)
  • Verbindung von Feldgeräten mit eingebetteten Zweikanalschaltern in einer Daisy-Chain
  • Verbindung von Remote-I/O-Modulen untereinander, mit dem Netzwerk-Switch oder mit der Steuerung
  • Anschluss von Schaltschrank-Einbaugeräten untereinander über ein einzelnes Kabel in Multi-drop-Topologie (10BASE-T1S)

SPE ist die Schlüsseltechnologie für Hersteller und Industrieanlagen:

  • Nahtlose Netzwerke mit hoher Transparenz von der Cloud bis zum Edge-Gerät
  • Erhöhte Bandbreite am Netzwerkrand für die Implementierung erweiterter Diagnosemöglichkeiten
  • Vereinfachung von Edge-Netzwerken durch den Wegfall von Protokollübersetzungs-Gateways
  • Transformation und Vereinfachung der Gleichstrom-Infrastruktur für Steuerungen
  • Verbesserung der Cyber-Sicherheit durch die Erweiterung der IT-Angriffsabwehr-Technologien in die Fertigung
  • Verbindung von miniaturisierten Micro-IoT-Geräten
  • Geringere Total Cost of Ownership (TCO)

Der Siegeszug des Internet der Dinge hängt stark von einer kosteneffektiven Technologie in Verbindung mit kostengünstigen Sensoren ab, um die Durchgängigkeit sowie die Skalierung voranzutreiben. Automatisierungs-Massenprodukte werden sich wahrscheinlich zuerst ändern, während spezialisierte Geräte mit älteren Protokollen länger brauchen bis sie ersetzt zu werden. Wenn Anwender den Wettbewerbsvorteil durch SPE realisieren, dann wird die Implementierung der zugehörigen Geräte drastisch zunehmen und durch die Konvergenz auf Ethernet die Komplexität des Netzwerks reduziert.

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