Hintergrundwissen:

Single Pair Ethernet

Durchgängige IP-Kommunikation
über weite Strecken

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SPE: Die Technologie und ihre Vorteile

Single Pair Ethernet ist der neue Ethernet-Standard für die Industrie 4.0 und das Industrial Internet of Things. Dank gleich mehrerer Vorteile gilt es als besonders effizient und zukunftsweisend und eignet sich so für eine Vielzahl an industriellen, prozess- und gebäudetechnischen Anwendungen.
Vom Sensor bis zur Cloud

Der größte Vorteil der SPE-Technologie ist die Möglichkeit, einheitlich auf allen Ebenen einer Anwendung zu kommunizieren, wo bisher Feldbussysteme über Gateways mit den restlichen Prozessebenen verbunden werden mussten. Denn der SPE-Standard ermöglicht eine durchgängige IP-Kommunikation via TCP/IP-Protokoll über alle Prozess-Ebenen hinweg, d.h. vom Feld bis in die Steuerungseinheit, oder anders formuliert: vom Sensor bis hin zur Cloud. Die vereinheitlichte Datenübertragung bedeutet eine immense Vereinfachung und damit eine deutliche Stabilisierung und reduzierte Fehleranfälligkeit der industriellen Datenkommunikation.
Dank SPE erfolgt die Daten-Kommunikation einheitlich über alle Anwendungsebenen hinweg. Das gewährleistet eine drastisch vereinfachte, leistungsstarke und zuverlässige industrielle Datenkommunikation
Weite Distanzen überbrücken

Der SPE-Standard erlaubt Kabellängen von bis zu 1000m. Das vergrößert die potentielle Ausdehnung von klassischen industriellen Netzwerken um ein Vielfaches. Die enorme Reichweite - bei zuverlässiger und leistungsstarker Datenverbindung - reduziert die Komplexität bestehender Anwendungen und erlaubt neue Dimensionen der industriellen Datenkommunikation in Branchen, die weite Distanzen mit Datenkabeln überbrücken müssen. Installationen mit Kabellängen von über 100 Metern waren bisher auf den Einsatz von Repeatern angewiesen, die dank der möglichen SPE-Kabellänge nun nicht weiter nötig sind.
Stromversorgung über SPE: PoDL oder SPoE

Ein weiterer Vorteil des SPE-Standards ist neben der durchgängigen Kommunikation die Möglichkeit, Peripheriegeräte mit Strom zu versorgen - dank der Power over Data Line Technologie bzw SPoE: Single-Pair Power over Ethernet. Über die Datenleitung erfolgt gleichzeitig die Stromversorgung angeschlossener (I)IoT-Geräte, Sensoren und anderer Komponenten ohne zusätzliche Leitungen. Das bedeutet eine deutliche Reduktion der Komplexität in der Anwendungsarchitektur als auch des reinen Verkabelungsaufkommens.
Der SPE-Standard ermöglicht die gleichzeitige Übertragung von Daten und Energie, sodass End- und Peripheriegeräte keine eigene Stromversorgung mehr benötigen.
Weniger Material spart Kosten und Platz

Der SPE-Standard ermöglicht durch seine Eigenschaften eine nennenswerte Ersparnis an Material: Die SPE-Kabel selbst benötigen nur ein Viertel der im Feld klassischerweise nötigen Adernpaare, SPoE spart zudem zusätzliche Stromversorgungsleitungen. Das führt zu insgesamt wesentlich weniger benötigtem Material, was vor allem den nötigen Raumbedarf reduziert. Gerade in raumkritischen Anwendungen ist das von Vorteil, aber auch alle anderen Anwendungen profitieren von der Material- und Raum- und Ersparnis. Perspektivisch ist es damit auch möglich, die Einrichtung von industriellen Netzwerken wesentlich günstiger zu halten. Mit der Etablierung des neuen Standards ist es zu erwarten, dass die Materialersparnis sich in den Preisen für SPE-Technik noch deutlicher niederschlagen kann, die zur Zeit noch als erhöhte Initialkosten zu verstehen sind.

SPE-Kabel & Steckverbinder: Klassisches Ethernet vs. Singe Pair Ethernet

Der Kern des SPE-Standards ist die reduzierte Leitungsanzahl auf nur ein einziges Adernpaar, das namensgebende “Single Pair”. Im klassischen Ethernet waren vier Adernpaare (Gbit Ethernet) bzw. zwei Adernpaare (Fast Ethernet) notwendig. Auch die neuen Steckverbinder werden deutlich kompakter konzipiert als die bisher üblichen.
Aus 4 mach 1: Mit nur einer Doppelader kommt SPE im Vergleich zum herkömmlichen Ethernet mit einem Viertel der Leitungen aus.
Die Unterschiede & Vorteile auf einen Blick

Klassisches Ethernet vs. SPE

	SPE	Fast	Gbit Ethernet
Adernpaare	1	2	4
autarke Leitungslänge (ca.)	1000 m	100 m	100 m
Gateways zur Feldebene sparen?	ja	nein	nein
Alle 100 m Repeater sparen?	ja	nein	nein

Ethernet vs. Feldbussysteme

	SPE	klassisches Ethernet	Feldbus
Stromversorgung	SPoE/PoDL	PoE	-
Stromleitung sparen?	ja	ja	nein
Kommunikation	TCP/IP	TCP/IP	div. Normen

W&T: Vom Ethernet-Pionier zum (I)IoT-Experten...

Grafik: Männchen an Tafel erklärt Raketenbau

Als einer der Wegbereiter der sich digitalisierenden Industrie und des industriellen Internet der Dinge hat W&T vor über 20 Jahren das erste industrietaugliche Web-Thermometer auf den Markt gebracht. Mit mehr als 45 Jahren Erfahrung im Bereich des Industrial Ethernet widmen wir uns nun mit SPE dem nächsten Kapitel der industriellen Datenkommunikation und einem vielversprechenden neuen Standard. Ein inniger Austausch mit Kunden und Nutzern erlaubt uns ein tiefes Verständnis der Notwendigkeiten im Feld und der Besonderheiten an den Schnittstellen zu IT und Management. Dieser stete Dialog bewegt uns nicht nur zur fortwährenden Optimierung unserer Komponenten im Sinne der Bedürfnisse von Industrie, Gebäudetechnik und anderer Branchen, sondern bestätigt uns in der Annahme, dass eine Vereinheitlichung der Datenkommunikation vom Feld bis ins Management Prozesse insgesamt reibungsloser, transparenter und schneller machen kann.

... und zum Pionier für SPE-Komponenten

Die ersten verfügbaren Geräte des wachsenden SPE-Sortiments von Wiesemann & Theis verbinden klassisches Ethernet mit dem neuen Single Pair Ethernet und machen Messwerte von Temperatur und Luftfeuchte über das Netzwerk verfügbar.

Media Converter SPE

Der neue SPE-Medienkonverter verbindet bestehende Ethernet-Netze mit neuen SPE-Netzanteilen und überbrückt dabei auch weite Distanzen.
- Ethernet (10BaseTe) -> SPE (10BasteT1L)
- Kabellänge von bis zu 1000 m und SPoE

Thermo-Hygrometer SPE

Mit dem Thermo-Hygrometer SPE ist Wiesemann & Theis der erste Anbieter eines SPE-Temperatursensors überhaupt. Das Gerät misst Temperatur und Luftfeuchte und stellt die Messdaten über das Netzwerk bereit. Das Daten-Monitoring funktioniert einfach über die integrierte LED-Ampel und im Browser.
- Alarmierung: Push-Benachrichtigungen aufs Handy bei Grenzwertverletzungen
- Einbindung per HTTP-Requests, TCP-Socket und MQTT
- W&T Cloud