elektro AUTOMATION 09.2019

PRAXIS
INTERFACETECHNIK
Phoenix Contact sieht das Single Pair Ethernet als Basis für die Vernetzung der Zukunft
DNA des Industrial Internet of Things
Die technologischen Vorteile einer reduzierten Verkabelung treten immer deutlicher zu Tage. Sein Potenzial
kann das Single Pair Ethernet (SPE) aber nur als herstellerunabhängiger und normierter Teil einer neuen Netzwerkarchitektur
ausschöpfen. Gemeinsam mit Marktbegleitern treibt der Anschlusstechnik-Spezialist Phoenix
Contact die Entwicklung und Standardisierung von geschützten und ungeschützten Steckgesichtern voran.
Dipl.-Wirt.-Ing. Verena Neuhaus, Managerin Product Marketing Data Connectors, Phoenix Contact in Blomberg
Die Vorteile des Single Pair Ethernet (SPE) liegen auf der Hand:
weniger Rohstoffeinsatz bei den Kupferadern, geringeres Gewicht
in der Handhabung, kompaktere Kabeltrassen in der Gebäude-
und Anlagenverkabelung. All das sind unbestreitbar echte Vorteile
– gegenüber dem achtadrigen Ethernet oder der Feldbusverkabelung.
Aber in welchen Szenarien kommen diese Vorteile zum Tragen?
Was ist wirklich erforderlich, damit SPE zur DNA des Industrial
Internet of Things (IIoT) werden kann?
Zukunft der industriellen Kommunikation
Das IIoT ist die Vision einer vollständig vernetzten industriellen Produktion,
in der die Anzahl der Teilnehmer kaum begrenzt ist und die
Datenmengen in kaum vorstellbare Dimensionen wachsen. Die
Kommunikation ist undenkbar ohne eine gemeinsame Sprache und
ohne gemeinsames Regelwerk. Das Industrial Internet of Things
kennt jedoch eine derartige Ordnung: das Ethernet-Protokoll. Als
Kommunikationsprotokoll für den Datenaustausch definiert es exakt
die oben genannten Rahmenbedingungen. Bereits seit den 1970er
Jahren ist das Ethernet zur firmeninternen und lokal begrenzten
Übertragung von Datenpaketen in kabelgebundenen Computernetzwerken
etabliert. Bisher drang es jedoch kaum in die unterste Feld-
Informations- (IT) und Betriebstechnik (OT): Neue Kommunikationsstandards
sind die Basis für die durchgängige Vernetzung vom Sensor über
die Maschine und übergeordnete Systeme bis in die Cloud hinein
ebene vor. Die bestehende Feldverkabelung, die Geräteschnittstellen
sowie die Geräte selbst wurden bisher hardwareseitig für die
Feldbus-Kommunikation ausgelegt.
Es zeigt sich deutlich, dass es sich beim Single Pair Ethernet noch
um eine Zukunftsvision handelt – aber auch beim Konzept des IIoT
steht das Visionäre ja noch im Vordergrund. Die kommenden drei bis
fünf Jahre werden allerdings richtungsweisend für beide Visionen
sein. Und in der Tat bedingen sich beide gegenseitig. Denn das Single
Pair Ethernet umfasst nicht nur das Kommunikationsprotokoll,
sondern auch dessen physikalische Übertragungswege – den so genannten
Physical Layer. Ähnliche Definitionen werden nicht nur für
das Single Pair Ethernet erarbeitet, sondern auch für andere Anwendungen
wie beispielsweise die Funkübertragung (5G), die Datenübertragung
in der Prozessindustrie und im Großanlagenbau (APL –
advanced physical layer) oder Echtzeitkommunikation (TSN – time
sensitive networking). Damit wird schon heute der Grundstein für
eine ganz neue Netzwerkarchitektur gelegt.
Erst die Normierung schafft Sicherheit
Ausgangspunkt für die aktuell entwickelten SPE-Normen ist der offene
BroadR-Reach-Standard von 2011. Ursprünglich von der Broadcom
Corporation entwickelt und an Teilnehmer
der Open Alliance SIG lizensiert, beschreibt
der Standard physikalische Schnittstellen
und Übertragungsmedien in Automobilanwendungen.
Im Kern geht es dabei um
die Datenübertragung über ein einziges, verdrilltes
Aderpaar. Hier liegt also die eigentliche
Geburtsstunde des Single Pair Ethernet –
wenn auch noch nicht unter diesem Namen.
Die IEEE 802.3 hat bezüglich der Normierung
der Steckverbinder für das Single Pair Ethernet
der ISO/IEC JTC 1/SC 25 WG 3 einen Arbeitsauftrag
erteilt, um entsprechende Steckverbinder
vorzuschlagen und zu standardisieren.
Dabei kommt es darauf an, die entsprechenden
MICE-Klassen für die unterschiedlichen
Applikationen in Büro- und Industrieumgebung
zu berücksichtigen. MICE beschreibt
die mechanischen Eigenschaften, die Dichtigkeitseigenschaften,
die klimatischen Eigenschaften
und die elektromagnetischen Eigen-
Bild: Phoenix Contact
40 elektro AUTOMATION 09 2019