Single Pair Ethernet Mit weniger Adern mehr erreichen

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Single Pair Ethernet revolutioniert die Fabrikvernetzung. Es verdrängt Feldbusse und macht den Weg frei für einen ungehinderten Fluss von Daten über alle Ebenen der Automatisierungspyramide hinweg. Und das sind noch längst nicht alle Vorteile.

Von Single Pair Ethernet (SPE) hat mittlerweile wohl schon jeder gehört, der sich mit Vernetzung befasst. SPE ist zurecht ein Hype-Thema, weil es die Digitalisierung im Produktionsumfeld beschleunigen kann.

Dort dominieren nach wie vor Feldbusse, etwa der Profibus, der aber nur 12 Megabit pro Sekunde übertragen kann und der damit für heutige Anforderungen etwa in der bildgebenden Qualitätskontrolle viel zu langsam ist.

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Schnell genug wäre Industrial Ethernet, das um die Jahrtausendwende eingeführt wurde. Doch dafür mussten die Anwender von zwei auf vier Adern gehen, was den Anschlussaufwand verdoppelt hat.

Cat 6 und Cat 7 brachten die Gigabit-Datenübertragung in die Produktion, aber auch einen nochmals höheren Anschlussaufwand, weil jetzt vier Paare beziehungsweise acht Adern in einer Leitung sind, die dazu noch merklich dicker und schwerer ist.

Mit Single Pair Ethernet besinnt man sich nun wieder auf das, was wirklich notwendig ist. SPE-Leitungen haben nur noch ein verdrilltes Aderpaar anstatt vier. Dennoch ist SPE annähernd so schnell wie Multi Pair Ethernet. Es erlaubt aber viel größere Distanzen, ist kompakter und erfordert weniger Aufwand bei der Installation. SPE macht die Feldebene smart und sorgt für eine durchgängige, verlässliche Vernetzung über die ganze Automatisierungspyramide hinweg.

Kein Wildwuchs bei Standards

Ein Nebeneinander unzähliger Standards wie bei den Feldbussen wollen die Hersteller diesmal unbedingt vermeiden. Das SPE Industrial Partner Network hat sich deshalb die Standardisierung vorgenommen. Dort haben sich zahlreiche Kabel- und Steckerhersteller zusammengetan, um die Technologie voranzutreiben. Die Mitglieder des Konsortiums sehen SPE als den kommenden Standard auf der Sensor-Aktor-Ebene und als Basisinfrastruktur für intelligente Sensoren und Aktoren und die smarte Fabrik.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind schier unerschöpflich. Etwa in der Chemieindustrie, wo SPE in weitläufigen Anlagen große Entfernungen überbrückt. Für Distanzen bis zu 1000 m wurden unter dem Begriff APL (Advanced Physical Layer) basierend auf 10BASE-T1L gemäß IEEE 802.3cg für SPE zusätzliche Eigenschaften für die Prozessindustrie definiert. So ist in APL unter anderem die Eigensicherheit berücksichtigt, die den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen erlaubt.

Interessant ist SPE in öffentlichen Verkehrsmitteln zum Vernetzen von Informationssystemen etwa der Anzeigen der Haltestellen oder Sitzplatzreservierungen, für Kameras zu Überwachungszwecken oder zur Fahrgastzählung sowie für das Infotainment und WLAN.

In batterieelektrischen Fahrzeugen bietet SPE einen kompakteren Aufbau mit geringeren Biegeradien und damit mehr Flexibilität beim Engineering. Außerdem spart SPE Gewicht: Eine Leitung mit vier Aderpaaren wiegt etwa 4,6 kg auf 100 m, bei SPE sind es nur 3,0 kg.

In der Gebäudeautomatisierung kann SPE Sensoren vernetzen, etwa von Brandmeldeanlagen oder Helligkeits- oder Temperaturfühlern, außerdem Systeme zur Zutrittskontrolle, Informationstafeln etwa zur Raumbelegung und vieles mehr.

Zwei Steckgesichter im Rennen

Lapp hat früh mit der Entwicklung industrietauglicher SPE-Leitungen begonnen und hat bereits erste Produkte im Angebot. Der Spezialist für integrierte elektrische Verbindungssysteme engagiert sich auch in der Normung, zusammen mit anderen Herstellern von Verbindungstechnologien.

SPE ist bereits international genormt, damit ist die Basis für eine weltweite Verbreitung gelegt. Für die Industriesteckverbinder wurden mehrere Vorschläge in die Norm IEC 63171 eingebracht.

Lapp favorisiert das Steckgesicht nach IEC 63171-6 und beteiligt sich aktiv an der Verbreitung dieses Standards durch Mitarbeit im SPE Industrial Partner Network. Das Unternehmen trägt damit zu einer schnellen Entscheidung des Marktes bei. Damit die Anwender schon jetzt ein SPE-Netzwerk planen und prüfen können, benötigen sie Planungs- und Installations-Guidelines für die jeweiligen Einsatzzwecke. Diese Richtlinien erarbeiten bei den Industrial Ethernet Systemen die Nutzerorganisationen wie PI für Profinet oder ODVA für Ethernet/IP. Dort arbeitet Lapp bereits mit den anderen Mitgliedsunternehmen in den Arbeitsgruppen daran.

Empfehlung: jetzt einsteigen und am Ball bleiben

Betriebe sollten nicht länger zögern und sich so bald wie möglich mit SPE befassen, Anwendungsfelder identifizieren und diese Anforderungen mit Herstellern wie Lapp diskutieren, heißt es aus dem Unternehmen. Jetzt werden Systementscheidungen getroffen und die Hersteller benötigen die Kundenanforderungen zur Systemauslegung.

Parallel dazu sollten Anwender jetzt ihr Technologiewissen zu SPE aufbauen. Hersteller und das Industrial Partner Network bieten bereits umfangreiches Informationsmaterial wie Webinare oder E-Learnings an.

Die SPE-Technologie entwickelt sich derzeit sehr schnell – da sollte man am Ball bleiben. Dabei sollten die Betriebe von Anfang an über neue Netzwerkstrukturen nachdenken: Trunk-Fähigkeit, Power over Dataline oder höhere Leitungslängen sind nur einige Möglichkeiten. Wer sie kennt und diese in seine Anwendung überträgt, kann davon profitieren.

Jedoch mit dem gesamten Netzwerk im Blick

Andererseits muss nicht jede Installation einpaarig ausgeführt werden, nur weil es möglich ist. Auch darauf weisen die Lapp-Spezialisten hin. Man sollte immer das gesamte Ethernet-Netzwerk in der Fertigung im Blick haben. In vielen Fällen ergibt eine 4-paarige Ethernet-Installation weiterhin Sinn, um keine Flaschenhälse einzubauen, nur um etwas Kupfer zu sparen. Anwender sollten daran denken, dass bei einer künftigen Anlagenerweiterung Standard-Ethernet-Geräte noch anschließbar sein müssen.

Dieser Beitrags stammt von unserem Schwesterportal Elektrotechnik.

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