SPE-Anwendungen bieten enormes Potential für das Industrial Internet of Things (IIoT). Um die Umsetzung von SPE im industriellen Sektor weiter voranzutreiben, haben sich führende Technologieunternehmen aus verschiedenen Branchen und Anwendungsbereichen zur SPE System Alliance zusammengeschlossen. Auch die BU Multimedia Solutions (MMS) ist Mitglied in dem offenen Verbund, in dem die Partner SPE-Know-how bündeln, Synergien nutzen und sich zielorientiert austauschen.
Die Hauptinitiatoren der Technologiepartnerschaft sind Phoenix Contact, Weidmüller, Reichle & De Massari (R&M), Fluke Networks sowie Telegärtner. Neben MMS sind Dätwyler, Kyland, Microchip Technology, Rosenberger, Sick, O-Ring und University4Industry dem Verbund beigetreten. Die Unternehmen haben das Ziel, den eigenen Know-how-Aufbau für die SPE-Technologie zu beschleunigen und darüber eine schnellere und zuverlässigere Implementierung in ihre Produkte zu ermöglichen. Der Blick ist dabei nicht auf Einzelaspekte wie die Anschlusstechnik fokussiert, sondern auf Fragestellungen und Herausforderungen, die im Zusammenhang mit SPE bei vielen Marktteilnehmern nach wie vor bestehen. Regelaustauschformate und gemeinsame Projektaktivitäten bieten Raum für enge Kooperationen. Die Mitglieder arbeiten bereits in ersten Arbeitsgruppen zusammen, unter anderem in den Bereichen der Anschlusstechnik, Normung, SPE-Use-Case-Beschreibung oder auch für Kabellösungen.
SPE im Bereich Automotive
In den heutigen Fahrzeuggenerationen werden Ethernet-Systeme in wachsendem Maße verbaut. Durch die Vernetzung von Steuergeräten und Sensoren lassen sich weitere Innovationen in den Bereichen Fahrerassistenzsysteme, wie LiDAR, hochauflösende Displays, autonomes Fahren, 4K Kameras und Infotainment realisieren. Die Entwicklung des automobilen Ethernets hat zu zwei IEEE-Standards geführt: 100BASE-T1 (100 Mbit/s basierend auf BroadR-Reach-Technologie) sowie 1000BASE-T1 (1 Gbit/s). Aus den Anforderungen an den Gesamtkanal wurden Grenzwerte für die Steckverbinder und Kabel sowie damit einhergehende Messverfahren definiert. Das Partnerunternehmen Rosenberger beteiligte sich federführend an der Standardisierung in beiden Gremien in den Bereichen Automotive-Steckverbinder-Design, Signalintegrität und EMV.
SPE für Building Automation
Smarte Gebäude und Fabriken lassen sich durch das Internet of Things (IoT) einfacher und günstiger realisieren. Das IP-Protokoll beispielsweise verbindet Geräte über das lokale Datennetz und die Cloud mit dem Gebäudemanagementsystem und ersetzt anwendungsspezifische Feldbus-Systeme und damit auch Gateways, komplexe Schnittstellen und unterschiedliche Protokolle. Mit der strukturierten Deckenverkabelung (Digital Ceiling) lässt sich die intelligente Gebäudeautomation nahtlos via IP vereinen und vereinfacht Installation, Wartung und Netzwerkmanagement. SPE wird als ideale Ergänzung zur strukturierten Deckenverkabelung angesehen. Die existierende Verkabelung kann einfach mit SPE erweitert werden, um eine höhere Anschlussdichte für Geräte zu erreichen. Hohe Datenraten sind meist nicht erforderlich, dafür eine hohe Anschlussdichte. R&M und Telegärtner bieten Lösungen für die strukturierte Deckenverkabelung an und können aufzeigen, wie sich SPE in eine solche Lösung integrieren lässt.
SPE in der passiven Industrieverkabelung
SPE bietet die durchgängige IP-Kommunikation von der Feld- bis in die Unternehmensebene und damit vom Sensor bis in die Cloud. Als Alternative zu den heutigen Feldbussen wird die Technologie die industrielle Datenübertragung revolutionieren. Die Grundlage für die barrierefreie Vernetzung verschiedener Komponenten und Geräte bilden normierte Steckgesichter. Phoenix Contact, Weidmüller, R&M, Rosenberger und Telegärtner entwickeln kompakte Geräte- und Kabelsteckverbinder nach den normierten und vollständig kompatiblen Schnittstellen nach IEC 63171-2 (IP20) und 63171-5 (IP67). Das Steckgesicht lässt sich in alle marktgängigen und normierten Steckervarianten (M8/M12) integrieren und erlaubt eine effiziente und zukunftssichere Verkabelung dank hoher Packungsdichte und geringem Platzbedarf.
SPE in der Sensorik
Sensoren werden als intelligente Datenlieferanten immer mehr über Ethernet-Netzwerke in IIoT-Applikationen eingebunden. Damit lassen sich auch kleinere und kompakte Sensoren an Ethernet-Netzwerke anschließen. Ein weiterer Vorteil: Die Kombination von SPE mit der Energieeinspeisung über die Datenleitungen erübrigt zusätzliche Steckverbindungen zur Spannungsversorgung. Der Einsatz von SPE als Standardschnittstelle ermöglicht es den Geräteherstellern zudem, ein schlankes Geräteportfolio mit weniger Varianten anzubieten. Sensoren in Maschinen oder Anlagen lassen sich einfacher verkabeln und reduzieren beim Anwender Installationsaufwände.
SPE Kabel und Leitungen
In den Anwendungsbereichen von SPE werden die Übertragungskanäle aus verschiedenen Kabeln und einer unterschiedlichen Anzahl von Steckverbindungen erstellt. Während die Übertragungskanäle mit den Übertragungsparametern wie Bandbreite, Dämpfung, Rückflussdämpfung und Schirmungsmaß in den Systemnormen festgelegt werden (z.B. ISO/IEC Normenreihe 11801), müssen Steckverbinder und Kabel angepasst an den jeweiligen Kanal zugeschnitten werden. Ein Vorteil von SPE ist die gleichzeitige Übertragung von Signalen und von Leistung auf der 1-paarigen Leitung, etwa vom Switch zum Sensor. In der Gebäudeverkabelung als PoE bekannt, wird bei SPE die 1-paarige Leitung als PoDL (Power over Data Line) benannt. Abgestimmt auf die Querschnitte und Kanallängen sind mit PoDL Leistungen bis ca. 15W übertragbar. Anforderungen an die mechanische, chemische, thermische, brandtechnische oder auch elektromagnetische Widerstandsfähigkeit ergeben sich aus den unterschiedlichen Umgebungsbedingungen in der Industrie und im Gebäude. Dätwyler und MMS der Prysmian Group sind hier die Systempartner, die ihre Erfahrungen einbringen.
Online-Bildung für SPE
Ethernet allgemein und SPE im Besonderen spielen eine zentrale Rolle für die Etablierung des Industrial Internet of Things. Bei der Einführung einer solchen Technologie sollte der Weiterbildungsbedarf der Mitarbeiter berücksichtigt werden. Auch dies ist ein Themenbereich in der SPE System Alliance.