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In der Ära von Industrie 4.0 und dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) verändern sich die Möglichkeiten von Produktionsanlagen und Automatisierungssystemen rasant. Um diese Potenziale zu heben, ist Single Pair Ethernet (SPE) von großer Bedeutung – eine Technologie, die das Potenzial hat, die Spielregeln der Konnektivität neu zu definieren. Insbesondere für technische Einkäufer und Elektroingenieure ist diese Entwicklung von großer Bedeutung.

In diesem Blog-Beitrag finden Sie heraus, welche Vorteile Single Pair Ethernet für Produktionsanlagen mit sich bringt.

Der ursprüngliche Ethernet-Standard war für anspruchsvolle industrielle Anforderungen nicht geeignet. Daher entwickelten sich verschiedene Varianten des Industrial Ethernet. Heute wird die industrielle Automatisierung durch eine Kombination aus deterministischen Protokollen und robuster Hardware neu belebt.

Die Idee von Power-over-Ethernet (PoE) entstand als Reaktion auf den wachsenden Bedarf an schneller, kostengünstiger Netzwerkkommunikation zwischen strombetriebenen Geräten (PD). Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) entwickelte Sicherheitsstandards zur Unterstützung der Geräte, die sich eine Netzwerkverbindung teilen. Seit 2003 hat das IEEE mehrere Versionen dieser Standards ratifiziert und unterstützt. Für die langsamere Übertragung von 10 Base-T bei 10 Mbps und 100 Base TX bei 100 Mbps werden nur zwei der vier Twisted-Pair-Leitungen der CAT5-Verkabelung für die Signalübertragung verwendet, so dass die anderen beiden Twisted-Pair-Leitungen für die Stromversorgung des Endgeräts verwendet werden können (Abbildung 1).

Single-Pair-Ethernet (SPE) ist eine vielversprechende Technologie für den Automotive-Bereich, mit der Anwendungen von Infotainment bis hin zu modernen Fahrerassistenzsystemen realisiert werden können. Mit der zunehmenden Anzahl von Sensoren und den damit verbundenen Funktionen wird auch der Trend zu SPE immer stärker. Wie die OPEN (One Pair EtherNet) Alliance Special Interest Group (SIG) (Interessenverband von Unternehmen aus der Automotive- und Technologiebranche) betont, war für das Hinzufügen einer Funktion bislang immer ein neues elektronisches Steuergerät (ECU) erforderlich. Da die heutigen Fahrzeuge jedoch durchschnittlich 50 Steuergeräte haben und einige sogar mehr als 200, wird dieser Ansatz unzweckmäßig. Die Branche geht daher zu einer zonenbasierten dienstorientierten Architektur über. Neue Dienste können zu einem Hochleistungssteuergerät hinzugefügt werden, das über SPE mit mehreren Sensoren und Aktuatoren kommuniziert. Für den effektiven Einsatz von SPE in Fahrzeugen sind eine moderne Steckverbindertechnologie sowie eine schnelle und exakte Methode zur Überprüfung der Steckverbindung erforderlich. Zwei neue Kits zur Signalvalidierung können dabei helfen: das enetSEAL+ Signalvalidierungs-Kit und das HDSCnet+ Signalvalidierungs-Kit.

Die Stromversorgung über Ethernet (Power over Ethernet, PoE) entwickelt sich weiter und stellt mittlerweile einen weltweiten Markt dar, der laut Prognosen bis 2025 mehr als 3 Milliarden US-Dollar ausmachen soll – mehr als das Dreifache von heute und acht Mal soviel wie 2015. Selbst diese vielversprechenden Schätzungen könnten sich jedoch noch als konservativ herausstellen, denn die Prognosen der Analysten sind bislang jedes Jahr gestiegen. Und es liegt auf der Hand, woran das liegt. Der IEEE-Standard 802.3 hat es endlich geschafft, 90 W über ein einziges CAT5e (Category 5e)-Kabel zu übertragen. Dieser Schritt nach vorn kommt genau richtig, da immer mehr Städte in der ganzen Welt zunehmend vernetzter werden.