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SINGLE PAIR ETHERNET

 

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ZU IEC 63171-6 UND IEC 63171-7.

 

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ETHERNET BARRIEREFREI VOM SENSOR IN DIE CLOUD

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ETHERNET ÜBER NUR EIN PAAR KUPFERADERN

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SPANNUNG VIA POWER OVER DATA LINE

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INFRASTRUKTUR FÜR DAS IIOT

 

Was ist Single Pair Ethernet?

Single Pair Ethernet (SPE) bietet die nötige Infrastruktur für das Industrial Internet of Things (IIoT). Mit SPE kann Ethernet erstmals platz- und kosteneffizient von der Cloud bis in die Feldebene kommunizieren.

Single Pair Ethernet beschreibt die Übertragung von Ethernet über nur noch ein Paar Kupferadern und ermöglicht neben der Datenübertragung per Ethernet auch eine gleichzeitige Spannungsversorgung von Endgeräten via PoDL – Power over Data Line. Bisher waren dafür zwei Doppeladern für Fast Ethernet (100MB) beziehungsweise vier Doppeladern für Gigabit Ethernet  notwendig. Mit SPE eröffnen sich nun völlig neue Möglichkeiten und Einsatzfelder für Industrial Ethernet.

 

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Commitment für IEC IEC 63171-6

Single Pair Ethernet Ökosystem

"NUR DAS SPE INDUSTRIaL PARTNER NETWoRK MIT SEINEN ZAHLREICHEN PARTNERN BIETET NUTZERN DIE fachliche EXPERTISE, UM DIE FELDEBENE AUF SINGLE-PAIR-ETHERNET UMZUSTELLEN."

Frank Welzel, 1. Vorsitzender SPE Industrial Partner Network

Single Pair Ethernet macht das IIoT und Industrie 4.0 möglich. Um die Single Pair Ethernet Technologie voranzutreiben, haben sich 2019 sieben Technologieführer zusammengeschlossen. HARTING, TE Connectivity, HIROSE, Würth Electronics, Bizlink, MURR Elektronik und Softing bilden die Gründungsmitglieder des SPE Industrial Partner Networks. Innerhalb kürzester Zeit sind viele weitere gefolgt und wir zählen bereits mehr als 50 Mitgliedsunternehmen.

Für die zuverlässige Etablierung des gesamten zukünftigen SPE Ecosystems werden auch Standards für Übertragungsprotokolle, Verkabelung und Gerätekomponenten gemeinsam unterstützt. Daher stehen alle Mitglieder des Partnerprogramms, sowie auch die ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3, in engem Austausch und intensiver Zusammenarbeit mit IEEE 802.3 und IEC SC46C für einheitliche Übertragungsstandards und Kupferdatenkabel.

Single pair ethernet TECHNOLOGIE

Single Pair Ethernet erlaubt die barrierefreie Anbindung von Feldgeräten, Sensor-/Aktortechnik uvm. Die Feldebene wird smart und reduziert damit den Aufwand bei Parametrierung, Initialisierung und Programmierung. Aufbau, Betrieb und Wartung von Anlagen werden effizienter und kostengünstiger. Ethernet kann erstmals platz- und kosteneffizient von der Cloud bis in die Feldebene kommunizieren.

 

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Single pair ethernet STANDARDS

Industrial Ethernet über nur noch ein Adernpaar, bekannt als Single Pair Ethernet (SPE), kommt thematisch immer mehr ins Gespräch. Mehrere Unternehmenskooperationen bieten Lösungen am Markt für SPE. Dabei wird deutlich – Normenvorschläge für SPE Steckgesichter gibt es mehrere. Genormte industrielle Schnittstellen, die international für Verkabelungsstandards und Übertragungsstandards als einzige Lösung festgelegt sind, gibt es nur eine. Hierbei kommen unsere Technologie und Normungen ins Spiel.

 

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Single pair ethernet USE CASES

Im kurzweiligen Artikel stellen wir mögliche Anwendungsfälle für Single Pair Ethernet vor. In Fallstudien werden die Vorteile von SPE mit Hilfe beispielhafter Versuchsaufbauten verdeutlicht. SPE-Interessierte und zukünftige Anwender lernen, wie bedeutsam SPE zum schnellen Erfolg des Industrial Internet of Things (IIoT) beiträgt.

 

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Produkte

 

Um SPE zum Enabler der smarten Feldebene und des IIoT zu machen, braucht es eine einheitliche Infrastruktur und Gerätekomponenten die aufeinander abgestimmt sind und funktionieren. Auf Grundlage einer einheitlichen und normierten Infrastruktur aus Kabeln und Schnittstellen, beginnen Geräte,- und Chipentwickler ihre Arbeit. Erst wenn die Vernetzung der Geräte sicher gewährleistet ist, haben sie die notwendige Sicherheit in einen komplett neuen Markt zu investieren.

 

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SINGLE PAIR ETHERNET Neuigkeiten

Single Pair Ethernet Vorteile

Single Pair Ethernet ist der Enabler für das IIoT
Enabler für IIoT

Barrierefreie Kommunikation vom Sensor zur Cloud. 

Single Pair Ethernet mit bis zu 1 GBIT/S Datentransfergeschwindigkeit
Bis zu 1 GBIT/S

Ermöglicht große Datensensoren in der Feldebene.

Single Pair Ethernet ist die Hybridlösung für Daten und Power
Hybrid-Lösung

Leistungsstufen jenseits von PoDl 24V bis 96W und 48V bis 392W.

Single Pair Ethernet ist die Datenschnittstelle der Zukunft
Standardschnittstelle

Keine proprietäre Lösung. Austausch von Komponenten durch IEC 63171-6. 

 

Häufige Fragen rund um Single Pair Ethernet

Was ist Single Pair Ethernet?

Single Pair Ethernet (SPE) beschreibt die Ethernet-Übertragung über ein einzelnes Kupferkabelpaar. Neben der Datenübertragung über Ethernet unterstützt SPE auch die gleichzeitige Stromversorgung der Endgeräte über PoDL (Power over Data Line). Dafür sind bisher sind zwei Paare für Fast Ethernet (100 MB) und vier Paare für Gigabit Ethernet erforderlich. SPE eröffnet jetzt völlig neue Einsatzoptionen und Anwendungen für Industrial Ethernet.

Wo kommt Ethernet in industriellen Anwendungen zum Einsatz?

Ethernet hat in industriellen Netzwerken die Oberhand gewonnen. Ausgehend von der Unternehmensebene, hat Ethernet Ebene für Ebene die Automatisierungspyramide erobert - über die Betriebs- und Prozessebene bis hinunter zur Steuerungsebene. Traditionell ist die letzte Ebene der Automatisierungspyramide, die Feldebene, über verschiedene BUS-Systeme angebunden, was in der Granularität der Zweige und der großen Anzahl von Geräten in der Feldebene begründet ist. Hunderte bis tausende von Sensoren und Aktoren in der Produktion werden über eine umfangreiche Kabelperipherie verbunden. Darüber hinaus werden immer Gateways und Konverter benötigt, um Daten der zwei Welten zu übersetzen. Einige Single Pair Ethernet Use Cases haben wir in diesem Artikel zusammengefasst.

Warum stoßen klassisches Ethernet und BUS-Systeme in modernen, industriellen Anwendungen an Grenzen?

Die Nachfrage nach einer effizienteren Infrastruktur auf Feldebene hat erheblich zugenommen. Immer mehr Sensoren benötigen Übertragungsraten, welche BUS-Systeme überfordern. Darüber tritt zu Tage, dass klassische Ethernet-Infrastruktur für viele Feldanwendungen zu kostenintensiv, überdimensioniert und komplex ist. Diese Beobachtungen bestätigen sich gleichermaßen für Kabel, Steckverbinder und Gerätekomponenten. Industrielle Anwendungen im Zeitalter von Industrial Ethernet of Things (IIoT) und Industrie 4.0 bedürfen einer schlanken, leichten und dennoch leistungsfähigen Ethernet-Infrastruktur.

Was sind die Vorteile von Single Pair Ethernet in industriellen Anwendungen?

Die Industrie hat die Vorteile schlanker Verkabelung mit Single Pair Ethernet entdeckt und will Sie für verschiedenste Anwendungsszenarien zum Einsatz bringen. SPE ermöglicht in der Automatisierung den barrierefreien Anschluss von Feldgeräten, Sensoren und Aktoren. Die Feldebene wird smart, SPE wird zum entscheidenden Vorteil für IIoT und die Smart Factory. Der Aufbau, Betrieb und die Instandhaltung von Produktionsanlagen werden effizienter und ökonomischer. Zum ersten Mal kann Ethernet von der Cloud zur Feldebene kommunizieren.

Werden bestehende Ethernet Infrastrukturen von Single Pair Ethernet verdrängt?

Davon gehen Experten nicht aus. Nach aktuellem Status der Entwicklung und Standardisierung überträgt SPE 1 GBit/s bis zu einer Entfernung von 40 Metern, 8-adriges Ethernet hingegen bis zu 100 Metern. Zahlreiche Interfaces und Geräte müssten außerdem aufgerüstet werden. Single Pair Ethernet wird dort eingesetzt, wo Gewinne durch signifikante Platz- und Gewichtsersparnis realisiert werden können, z.B. in der Bahnindustrie. Reduziertes Gewicht ist hier gleichzusetzen mit erheblich reduzierten Kosten.

Welche Industriestandards sind für Single Pair Ethernet relevant?

Anfang 2020 wurde mit der IEC 63171-6 der erste weltweit gültige Standard für SPE Verbindungen in industriellen Aplikationen veröffentlicht, der von allen wichtigen Normengremien verabschiedet wurde. Die umfassende Norm beinhaltet notwendige Beschreibungen und Prüfsequenzen für die simple und zuverlässige Einführung.

Welches sind die Hauptvorteile von Single Pair Ethernet?
  • Offenes Kommunikationstool: Keine Abhängigkeit von Hersteller oder Software.

  • Enabler für das Industrial Ethernet of Things (IIoT): Barrierefreie Kommunikation vom Sensor bis in die Cloud.

  • Höherer Wirkungsgrad: Kosteneffizient durch höhere Packungsdichte und höhere Flexibilität durch Gewichtseinsparung.

  • Standardisierte Schnittstelle für Planungssicherheit: Keine proprietäre Lösung. Möglicher Austausch von Komponenten durch Standardisierung nach IEC 63171-6

  • Echtzeit Kommunikation mit TSN: Volle Kontrolle über Ihre sensiblen Sicherheitsdaten.

  • BIS ZU 1 GBIT/S für Automatisierungsnetzwerke: Ermöglicht große Datensensoren in der Feldebene.

  • PODL – Power over Data Line: Daten und bis zu 50W Leistung über ein Twisted Pair.

  • Hybrid-Lösung für Daten und Power: Leistungsstufen jenseits von PoDl 24V bis 96W und 48V bis 392W.

Was ist das SPE Industrial Partner Network?

Unser Netzwerk ist ein gleichberechtigter Zusammenschluss von globalen Technologieführern, die gemeinsam Single Pair Ethernet als Basis für die Etablierung des IIoT vorantreiben. Anwender finden in unserem Netzwerk den ersten Ansprechpartner, wir helfen in allen Fragen rund um den Aufbau künftiger IIoT Anwendungen, stellen Informationen bereits und agieren als Forum rund um die SPE Technologie. Alle Partner stehen geschlossen hinter der festgelegen Schnittstelle T1 Industrial nach IEC 63171-6 .

Ist die Mitgliedschaft offen? Und wer kann Mitglied werden?

Die Mitgliedschaft in unserem Netzwerk steht grundsätzlich allen Unternehmen offen. Wenn Sie daran mitwirken möchten, Single Pair Ethernet als infrastrukturelle Grundlage für das IIoT schnell zu etablieren, sollten Sie uns kennenlernen. Gemeinsam prägen wir die infrastrukturelle Entwicklung des IIoT, machen wir unsere Aktivitäten als Pioniere im Bereich IIoT auf vielfältige Art sichtbar und profitieren wir durch intensiven Austausch und Entwicklungsarbeit.