Thema:

Single Pair Ethernet

Meilenstein der IIoT-Kommunikation

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SPE: Der neue Ethernet-Standard für Gebäudetechnik und Industrie 4.0

Single Pair Ethernet - oder kurz "SPE" - ist der neue, viel umworbene Ethernet-Standard für die digitalisierte Industrie und das Internet of Things. Und auch für die Gebäudetechnik bietet SPE spannende Perspektiven: Denn SPS verspricht die ungehinderte Kommunikation zwischen zwei Bereichen, die bisher meist auf verschiedene Sprachen setz(t)en und deren Austausch deshalb auf die Übersetzung der jeweils genutzten Protokolle angewiesen ist.

Auch die letzte Meile:
Reibungslose Kommunikation von der Leitebene bis ins Feld
Die Rede ist von der Sensorik und den I/O-Punkten der Feldgeräte auf der untersten Ebene industrieller Anwendungen oder auch in der Gebäudemesstechnik auf der einen Seite, und auf der anderen Seite von den verschiedenen Prozess-Ebenen, die die Signale und Messdaten verarbeiten und datengetrieben Automatisierungen steuern. Bisher funktionierte eine durchgängige Kommunikation über alle Ebenen nur über Gateways, die den Übergang in die jeweiligen Feldbussysteme ebneten. Der neue Standard ermöglicht die durchgängige TCP/IP-Kommunikaton über alle Prozessebenen hinweg, von der Unternehmens- und Leitebene bis hin zur Feldebene. Feldbusse und Gateways lassen sich durch den SPE-Standard zugunsten einer einheitlichen, effizienten Kommunikationsinfrastruktur komplett ersetzen. Das reduziert nicht nur die Komplexität und damit die Fehleranfälligkeit von Automatisierungsanwendungen, sondern ganz schlicht die Anzahl notwendiger Geräte und den damit verbundenen Konfigurationsaufwand.
"Vom Sensor bis zur Cloud...und zurück" lautet die Losung dieser als zukunftsweisend geltenden Technologie. Und tatsächlich: Die durchgängige und bidirektionale Kommunikation zwischen Management und Sensorik bzw. I/O-Punkten rückt industrielle und gebäudetechnische Automationen ein Stück näher an die Zukunftsvision des Internets der Dinge heran, weshalb SPE auch als Wegbereiter oder Enabler des (I)IoT bekannt ist.
Meilenweit: Mit SPE weite Strecken überbrücken
Der neue SPE-Standard erlaubt zudem Kabellängen von bis zu 1000 m. Das ist etwa das Zehnfache der Distanz, die mit einem klassischen Ethernetkabel überbrückt werden kann. Für weitere Strecken sind Anwendungen bisher auf Switches bzw. Repeater angewiesen, die in zukünftigen SPE-Netzen nicht mehr oder seltener zum Einsatz kommen müssen. Auch hier können also Komplexität in der Netzwerkarchitektur und somit Aufwand für Einrichtung und Wartung der obsoleten Komponenten sowie potenzielle Fehlerquellen eingespart werden. Gerade für die Prozessleittechnik und andere Branchen, in denen große Reichweiten realisiert werden müssen, liegt hier großes Potential.
Kein Zentimeter zu viel: SPoE und kompakte Steckverbinder
Ein weiterer Vorteil der neuen Technologie liegt in der Möglichkeit, Peripheriegeräte über die Datenleitung mit Energie zu versorgen. Dank Power over Data Line (PoDL) bzw. Power oder Single Pair Ethernet (SPoE) erfolgt die Energieversorgung gleichzeitig und über dieselbe Leitung wie die Datenübertragung. Zwar ist die Stromversorgung im klassischen Ethernet als "PoE" (Power over Ethernet) auch möglich, doch im Feld sind bisher noch immer zusätzliche Stromkabel nötig, die so eingespart werden können. Das reduziert die Komplexität von Installationen noch weiter und spart Gewicht und Volumen ein. Ebenso verhält es sich mit den SPE-Steckverbindern, die in der Größe bis auf ein Minimum reduziert äußerst kompakt daherkommen. Zusammengefasst sind das gleich eine Reihe von Vorteilen, die vereinfachte Installationen und effizientere Datenkommunikation erlauben:
Siebenmeilenstiefel in der Entwicklung: Erste Komponenten einsatzbereit
Es klingt fast ein wenig zu schön, um wahr zu sein. Doch die Entwicklung von SPE-Hardware läuft auf Hochtouren und erste Demonstrationen zeigen: Es funktioniert. Neben Kabeln und Steckverbindern sind bereits Switches und Converter erhältlich, andere Komponenten wie SPE-Sensoren sind ebenfalls schon einsatzbereit. Zu den ersten verfügbaren Sensoren gehört zum Beispiel das W&T Thermo-Hygrometer, das Daten zu Temperatur und Luftfeuchte via SPE über klassische Netzwerkprotokolle bereitstellt.
Das Thermo-Hygrometer SPE misst Temperatur und Luftfeuchte und stellt Messwerte über SPE auf einer übersichtlichen Web-Oberfläche bereit (hier eingebunden in einer Demo von Weidmüller Deutschland).