Lösungsansätze mit SPE und Ethernet-APL
Im Vergleich zum klassischen Ethernet erlaubt SPE im Standard 10Base-T1L Leitungslängen bis 1.000 m. (Quelle: Phoenix Contact)
Schnelle und einfache Installation von Rohleitung durch direkten Anschluss am Gerät. (Quelle: Phoenix Contact)
Ethernet ist das führende Kommunikationsprotokoll für lokale Datennetzwerke (LAN) auf Unternehmens- und Betriebsleitebene. Single Pair Ethernet (SPE) steht für die parallele, hochleistungsfähige Übertragung von Daten und Leistung über ein Aderpaar vom Sensor bis in die Cloud. Die Technologie profitiert von Features aus dem Ethernet-Baukasten, zum Beispiel durch Power over Data Line (PoDL), Time-Sensitive Networking (TSN) und OPC Unified Architecture (OPC UA). Es ermöglicht eine durchgängige IP-Kommunikation zwischen Endgerät und Cloud bei gleichzeitiger Stromversorgung komplexer IoT-Lösungen.
SPE basiert auf dem IEEE 802.3-Standard. Durch Eigenschaften, wie reduzierte Verkabelung und erhöhte Reichweite, lassen sich mit SPE neue Applikationen auf der Feldebene realisieren. Es kann als physikalische Schicht in jede Ethernet-Anwendung installiert werden und macht diese zukunftssicher.
Somit ist SPE die Basistechnologie des IIoT. Die Grundlage für die barrierefreie Vernetzung unterschiedlicher Komponenten bilden normierte Steckgesichter. Hier treibt Phoenix Contact die Entwicklung eines Standards maßgeblich voran, zum Beispiel bei Steckverbindern für die Schutzarten von IP20 bis hin zu IP6x.
Die SPE-Technologie umfasst verschiedene Standards, die unterschiedliche Datenraten und Leitungslängen unterstützen und somit für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Man unterscheidet zwischen den Standards 10Base-T1S, 10Base-T1L, 100Base-T1, 1 000Base-T1 und MultiGigBase-T1.
Vergleicht man die Gebäudeautomation mit der Prozessautomation, dann werden Analogien sehr schnell offensichtlich. Zum einen sind sich die Feldgeräte und Funktionen sehr ähnlich, und zum anderen kommen große Distanzen von bis zu 1.000 m im Feld durchaus vor. Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die einfache und schnelle Installation von Rohleitungen.
Die Prozesstechnik setzt hier auf Advanced Physical Layer (APL), das den 10Base-T1-L-Standard aus der IEEE 802.3cg zusammen mit dem Standard der IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-Wise, 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) verwendet. Es unterstützt Methoden des Explosionsschutzes inklusive der Eigensicherheit und ermöglicht den direkten Anschluss von Geräten und Sensoren in den Ex-Bereichen prozesstechnischer Anwendungen. Durch die direkte Ethernet-Integration kann auf aufwendige Gateway-Lösungen verzichtet werden, wenn auf Daten aus dem Feldbereich zugegriffen werden soll.
In der Gebäudetechnik werden der Explosionsschutz und die Eigensicherheit von Geräten weitgehend nicht benötigt. Allerdings ist der direkte Anschluss eines Aderpaars an approbierte Leiterplattenklemmen im Anschlussraum der Feldgeräte vorteilhaft und bildet die wirtschaftliche Basis und kann Wegbereiter für das IoT in der Gebäudeautomation sein.
Fazit
Der Lösungsansatz mit Ethernet-APL ist ebenfalls für die Gebäudetechnik geeignet. Der Direktanschluss vereinfacht die Installation von Feldgeräten wesentlich, das Crimpen bzw. Konfektionieren von Steckern entfällt. Darüber hinaus lassen sich Leitungswege bis zu 1.000 m realisieren und die Anbindung an die Gebäudeleittechnik oder Cloud ist ohne Medienbrüche möglich. Die smarten Geräte kommunizieren dabei interaktiv mit anderen, am Steuerungs- oder Regelprozess beteiligten Teilnehmern. Dies führt zu optimalen Prozessabläufen, reduzierter Netzauslastung sowie einer höheren Verfügbarkeit von Anlagen und Systemen. Energiebedarfe werden reduziert und Betriebskosten minimiert. Die All Electric Society ist mit einer solchen zukunftssicheren Grundlage dann nicht mehr fern.
Die All Electric Society
Eine globale Gesellschaft, in der regenerative und bezahlbare elektrische Energie im Überfluss vorhanden ist: Das ist die All Electric Society – das wissenschaftlich begründete Zukunftsbild einer CO2-neutralen und sich nachhaltig entwickelnden Welt. Der Weg dorthin führt über die umfassende Elektrifizierung, Vernetzung und Automatisierung aller relevanten Lebens- und Arbeitsbereiche. Phoenix Contact befähigt Kunden und Gesellschaft mit zahlreichen Produkten, Lösungen und Dienstleistungen, diese Transformation hin zu einer zukunftsfähigen Industriegesellschaft aktiv zu gestalten.