Was bedeutet Single Pair Ethernet (oder kurz SPE) und wie unterscheidet es sich von gewohntem Ethernet?
Single Pair Ethernet-Leitungen sind Kupferkabel, die lediglich ein verdrilltes Aderpaar (single pair) enthalten, das sie für die Datenübertragung, beispielsweise in industriellen Anwendungen, nutzen. Die herkömmlichen Ethernet-Kabel aus dem LAN-Bereich bzw. Industrial Ethernet-Leitungen nutzen allerdings je nach Übertragungsrate 2 oder 4 Aderpaare. Die Single Pair Ethernet Technologie ist daher die schlanke, leichte und materialsparende Ethernet-Weiterentwicklung für viele heutige und zukünftige Einsatzgebiete.
Wofür wurde SPE entwickelt?
Industrie 4.0 und das Industrial Internet of Things (IIoT) erfordern eine einheitliche Netzinfrastruktur über alle Ebenen und Systeme hinweg sowie die Datenübertragung in Echtzeit.
Das klassische Ethernet, das in der Automatisierungspyramide bereits alle oberen Schichten miteinander verbindet, ist für die Anbindung der untersten Feldebene oft ungeeignet, weil die Leitungen aufwändig anzuschließen und überdimensioniert sind. Aktuell haben deshalb herkömmliche Feldbusse in diesen Punkten noch Vorteile gegenüber dem Ethernet-Standard. Sie sind es, die den Informationsaustausch von Sensoren und Aktoren mit der Steuerungsebene (SPS) regeln. Diese BUS-Systeme sollen nun baldmöglichst durch SPE-Systeme und entsprechende SPE-Kabel abgelöst werden.
Ihre Vorteile von Single Pair Ethernet auf einen Blick:
- Ablösung von Feldbussen durch zukunftssichere Single Pair Ethernet-Systeme.
- Vereinheitlichung der Technologie in IP-basierten Netzwerken, vom Sensor zum ERP oder in die Cloud zugunsten smarter Fabriken.
- Miniaturisierung der Leitung spart Material und Kosten und wirkt sich gewichts- und platzsparend aus. Gerade bei der Vernetzung von Sensoren und Aktoren spielt der Platz eine essentielle Rolle.
- Einpaariger Leitungsaufbau ermöglicht eine deutlich schnellere, einfachere Installation vor Ort und reduziert das Fehlerpotential bei der Konfektionierung.
- Kosteneffizienz durch den Wegfall von zusätzlichen Gateways, die bislang zur Verbindung der Feldbusse mit dem übergeordneten Standard-Ethernet dienen. Die Anbindung der Feldebene kann mit dem Einsatz von SPE ohne diese Übersetzer erfolgen.
- SPE erlaubt mittels PoDL (Power over Data Line) die Versorgung von Endgeräten mit bis zu 50W über die Datenleitung. Vergleichbar zu PoE, welches sich bereits bei heutigem Ethernet bewährt hat.
- Offener Verkabelungsstandard mit kompatiblen Verkabelungskomponenten eignet sich zur universellen Nutzung in der gesamten Automatisierungsindustrie.
Wie geht es weiter mit SPE?
Damit die neue Technologie auch schnell in den Fabriken ankommt, mussten einheitliche Kommunikationsprotokolle geschaffen werden. Das ist inzwischen erfolgt. Die Protokollstandards nach IEEE 802.3 definieren die technischen Rahmenbedingungen für Single Pair Ethernet-Übertragungen in Industrieanwendungen; das Industriesteckgesicht „T1 Industrial Style“ wird durch die IEC 63171-6 normiert.
Die Arbeitsgruppe IEEE 802.3 hat für unterschiedliche SPE Anwendungsfälle Standards definiert.
SPE-Norm | Bitrate | Leitungslänge Punkt zu Punkt | Leitungslänge Punkt zu Punkt |
|---|---|---|---|
| geschirmt | ungeschirmt | ||
| IEEE 802.3ch | 2,5/5,10 Gbit/s | 15 m | - |
| IEEE 802.3bp | 1 Gbit/s | 40 m | 15 m |
| IEEE 802.3bw | 100 Mbit/s | 40 m | 15 m |
| IEEE 802.3cg | 10 Mbit/s | 1000 m und mehr | - |
ETHERLINE® T1 Leistungsportfolio
Verbindungsleitungen unserer Produktfamilie ETHERLINE® T1
Die Produktfamilie ETHERLINE® T1 enthält verschiedene Single Pair Ethernet-Leitungen für den Einsatz in industriellen Maschinen und Anlagen.
- ETHERLINE® T1 FD P ist eine geschirmte AWG26-Leitung für Gigabit und den Einsatz in Schleppketten (in Kürze verfügbar).
- ETHERLINE® T1 FLEX ist eine AWG22-Leitung für gelegentliche Bewegung und für 100 Mbit und Gigabit geeignet (bereits verfügbar).
- ETHERLINE® T1 P FLEX ist eine AWG18-Leitung für 10 Mbit/s und Entfernungen bis zu 1000 m (in Kürze verfügbar).
ETHERLINE® T1 FD P 1x2xAWG26/7 | ETHERLINE® T1 Y FLEX 1x2xAWG22/7 | ETHERLINE® T1 P FLEX 1x2xAWG18/7 |
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LAPP ist Mitglied im SPE Industrial Partner Network, einem Konsortium aus namhaften Unternehmen, die der SPE-Technologie gemeinsam zum Durchbruch verhelfen wollen.
Das Partnernetzwerk strebt eine ganzheitliche SPE-Infrastruktur an: Die innovative Technologie soll nicht nur zuverlässige Übertragungen garantieren, sondern auch standardisierte Schnittstellen und Systemkomponenten bereithalten. Der Grundstein dafür ist durch die Festlegung von Standards und der engen Zusammenarbeit mit internationalen Normenkomitees bereits gelegt.