Prozessautomation mit SPE

Wenn es um Prozessautomation geht, wird vor allem bei Extrembeispielen deutlich, wie leistungsfähig SPE ist. Unternehmen im Öl- oder Gassektor müssen ihre großen Areale mit Gebäuden oder Tanks sicher vernetzen. Wenn vollständige Statusberichte und Fernsteuerung ggf. sogar aller weltweiten Standorte erforderlich werden, muss ein konsistenter Datenfluss sichergestellt werden. Es gibt bei vielen Unternehmen die Anforderungen, dass Daten zuverlässig und mit hoher Taktung vom Sensor bis in die Cloud oder ins ERP-System gelangen müssen. Bei solchen Anforderungen sorgt SPE für effiziente Netzwerke. Dabei kann auf zusätzliche Netzwerkgeräte zur Signalmodulation oder Gateways verzichtet werden.

APL-Technologie für explosionsgeschützte Bereiche

Um auch im explosionsgeschützten Bereich (Zonen 0, 1 und 2) die hohen Anforderungen an die Daten- und Leistungsübertragung zu erfüllen, existiert mit Advanced Physical Layer (APL) ein eigener SPE-Standard. Diese Lösung findet zum Beispiel in der Prozessindustrie Anwendung. Dabei wird der 10Base-T1L-Standard aus der IEEE 802.3cg zusammen mit dem Standard IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE = 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) verwendet. So sind Methoden des Explosionsschutzes inklusive der Eigensicherheit berücksichtigt.

Mit dieser Technologie lassen sich auch große Distanzen (Trunklänge bis 1 000 m, Spurs bis 200 m) überbrücken. Zudem stellt die Interoperabilität von Geräten und Systemen verschiedener Hersteller kein Problem dar. So können zahlreiche Zusatzdaten für Maßnahmen wie Predictive Maintenance erfasst und analysiert werden.

Für Industrien aus dem Öl-, Gas- und Chemiesektor bieten sich mit APL zahlreiche Vorteile. Es lassen sich dadurch sichere und effiziente Netzwerke planen, die zukunftssicher sind. Aber es können mit dieser Technik auch bestehende Anlagen unter Einbindung vorhandener Verkabelungen und Ethernet-Protokolle wie Ethernet/IP, Hart-IP, OPC UA und Profinet kostengünstig modernisiert werden (Bild 4).

Reichweitenvorteile für den Energiesektor

Aber auch im Bereich regenerativer Energien spielt SPE seine Stärken aus. Diese Energiequellen unterliegen Schwankungen und erfordern einen smarten Umgang mit Energienetzen sowie mit der Energie selbst. Intelligentem Datenmanagement kommt dementsprechend eine hohe Bedeutung zu. Ob bei Windenergie- oder Photovoltaikanlagen, die erzeugte Energie muss zu jeder Zeit gemessen und intelligent in das Energienetz eingespeist werden. Dabei stellen sich besondere Anforderungen. Von der Gondel bis zum Boden sind zum Beispiel bei modernen Windenergieanlagen oft über 100 m zu überbrücken. Mit üblichen kupferbasierten Ethernet-Verbindungen ist diese Distanz nicht möglich. Betreiber weichen heutzutage daher noch auf Glasfaser- oder drahtlose Lösungen aus.

SPE per Steckverbinder oder Klemme

Wo sich Geräte zu immer smarterer, kompakterer und komplexerer Funktionalität entwickeln, sei es in der Gebäudetechnik oder in industrieller Anwendung, da kann SPE seine Leistungsfähigkeit ausspielen. Doch genau hier müssen sich Gerätehersteller auch über die Anschlusstechnik Gedanken machen. Für Feldgeräte wird häufig ein IP-Schutz benötigt. Neben der Möglichkeit, einen IP-geschützten Steckverbinder an solchen Feldgeräten zu integrieren, besteht auch die Option, mit einer Kabelverschraubung die gewünschte IP-Schutzart herzustellen. Im Inneren der Geräte können nun Leiterplattenklemmen zum Einsatz kommen, die für die SPE-Datenübertragung getestet und geeignet sind. Dies bietet viele Vorteile. Zu einem hat der Gerätehersteller den Freiraum die Position der kleinen SPE-Klemmen für ihn passend auf der Leiterplatte zu bestimmen. Zum anderem profitieren auch die Installateure vor Ort von der bekannten Schraub- oder Push-in-Anschlusstechnik. Je nachdem, wo solche Geräte installiert werden, stehen die Techniker vor verschiedenen Herausforderungen. Dank der eindeutigen Farbcodierung lassen sich auch in schwer zugänglichen Umgebungen oder welchen mit nicht optimalen Lichtverhältnissen die weiße und blaue Ader der SPE-Leitung eindeutig und intuitiv zuordnen, wodurch Fehler bei der Installation vermieden werden (Bild 5).

Neben der Installation von IP-geschützten Feldgeräten können die SPE-Leiterplattenklemmen auch in IP20-Umgebung ihre Stärken ausspielen, zum Beispiel in der Gebäudetechnik, bei denen ein Steckverbinder aufgrund von Platzgründen nur bedingt einsetzbar ist. Anwendungsfälle könnten hierbei in einem Verteilerkasten oder auch in Unterputzdosen liegen. Genau hier bieten die Klemmen eine platzsparende Alternative. So lassen sich die Unterputz- oder auch Hutschienengeräte direkt über ein SPE-Verlegekabel anschließen und ins Netzwerk integrieren.

Fazit

Single Pair Ethernet bietet dank seiner Leistungskennzahlen und -rahmenbedingungen in vielen Anwendungsbereichen Vorteile. Dabei ist der Einsatz nicht nur auf neugeplante Systemkonstruktionen beschränkt, es können auch bestehende Strukturen mithilfe von SPE in der IP-basierten Kommunikation modernisiert werden. SPE überzeugt dabei mit seiner Datenübertragung, Reichweite und seinem Potenzial zur hohen Anschlussdichte. Je nach Platzbedarf und gewünschten Bedienbarkeit spielt auch die passende Anschlusstechnik eine wichtige Rolle.

Literatur

1. Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg: www.phoenixcontact.com/spe