In den letzten Jahren hat die Industrie einen bedeutenden Wandel in der Art und Weise ihrer Kommunikation vollzogen - von hierarchischen Netzen, die durch eine Vielfalt von Systemen und Standards gekennzeichnet sind, bewegen wir uns hin zu einem stärker zentralisierten und einheitlichen Ansatz. Dieser neue Trend, der auf der Single-Pair-Ethernet-Technologie (SPE) basiert, bietet eine Lösung für einige der langjährigen Probleme, die mit der Komplexität herkömmlicher Netze verbunden sind. In diesem Artikel werfen wir einen Blick darauf, wie diese innovative Technologie die industrielle Kommunikationsumgebung revolutioniert und eine effizientere, skalierbare und integrierte Zukunft verspricht. Lesen Sie weiter, um herauszufinden, welche Vorteile Single-Pair-Ethernet-Sensoren für Ihr Unternehmen bringen können!
Traditionelle industrielle Netzwerke sind durch eine hierarchische Struktur mit mehreren Kommunikationsebenen und einer Vielzahl von Bussystemen gekennzeichnet. Verschiedene Bereiche der Fabrik haben ihre eigenen Hardware-Architekturen und Busse für spezifische Anwendungen. Diese Architektur wirft verschiedene Probleme auf, darunter die Komplexität und Vielfalt der verwendeten Kommunikationsprotokolle und -standards (z. B. Profibus, Ethercat und CAN) sowie die begrenzte Skalierbarkeit und Leistung.
Das Aufkommen der Single Pair Ethernet (SPE)-Technologie hat eine Revolution in der industriellen Vernetzung eingeleitet. SPE bietet eine zentralisierte, auf Ethernet basierende Lösung, die die Probleme der traditionellen Architekturen beseitigt.
Automatisierungspyramide
Die Entwicklung der Single Pair Ethernet (SPE)-Technologie begann 2011 mit der Veröffentlichung des Kommunikationsstandards BroadR-Reach, der für die Automobilindustrie entwickelt wurde. Hier sind die Hauptziele der SPE-Einführung und ihre Merkmale:
SPE verbreitete sich schnell und fand breite Anwendung in verschiedenen Industriesektoren.
Single Pair Ethernet (SPE) ist ein innovativer Ansatz im Bereich der Netzwerkinfrastruktur, der bedeutende Veränderungen in der Art und Weise der Datenübertragung ankündigt, insbesondere im Zusammenhang mit dem industriellen Internet der Dinge (IIoT). Diese Technologie eröffnet die Möglichkeit, Sensordaten direkt mit nur zwei Ethernet-Kabelsträngen zu übertragen und so eine einheitliche und kohärente Kommunikationsarchitektur zu schaffen, die vom Sensor bis zur Cloud reicht.
SPE reagiert auf die Bedürfnisse der heutigen Industrie, indem es eine kohärente Kommunikationsinfrastruktur für ein breites Spektrum von Anwendungen ermöglicht, bei denen Daten eine zentrale Rolle spielen. Das Konzept basiert auf der Fähigkeit, Ethernet-Konnektivität auf die unterste Ebene in der Kommunikationshierarchie auszudehnen - d.h. zu den Sensoren, wo Breitbandverbindungen bisher nicht möglich oder praktisch waren. SPE bietet somit eine Lösung für eine effiziente Datenübertragung, auch für kompakte Geräte, die eine große Reichweite benötigen, was für die Entwicklung des IIoT und der modernen industriellen Kommunikation entscheidend ist.
Minimierung der Verdrahtung: Die Single Pair Ethernet-Technologie minimiert den Verdrahtungsaufwand, da sie nur ein Kabelpaar benötigt. Das gleiche Kabelpaar wird für die Stromversorgung der Sensoren über Power over Data Line (PoDL) und für die digitale Hochgeschwindigkeitsübertragung der präzisen Messwerte verwendet. Das macht die Installation und Inbetriebnahme des Systems einfach und problemlos.
Geschwindigkeit: Bietet eine Vielzahl von Datenraten, von 10 Mbps bis 1 Gbps, so dass die Lösung auf spezifische Anwendungsanforderungen zugeschnitten werden kann. Dies macht es ideal für Systeme, die eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung erfordern, wie z.B. Fertigungsautomatisierung und Robotik.
Skalierbarkeit: Single-Pair-Ethernet macht es einfach, bestehende Systeme zu erweitern. Dank seiner einfachen Architektur lassen sich neue Geräte und Module leicht hinzufügen, ohne dass die gesamte Netzwerkinfrastruktur grundlegend umgestaltet werden muss. Diese Flexibilität ist in einer sich schnell entwickelnden Branche von entscheidender Bedeutung und ermöglicht eine einfache Anpassung an veränderte Anforderungen.
Weitere Vorteile von SPE:
Die Single Pair Ethernet-Technologie eröffnet neue Möglichkeiten in vielen Branchen. Hier einige Anwendungsbeispiele:
Fertigungsautomatisierung: Mit dieser Technologie lassen sich Maschinen und Anlagen in automatisierten Produktionssystemen miteinander verbinden. Dies ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung, die für den effizienten Betrieb von Produktionsanlagen unerlässlich ist. Die Feuchtigkeits- und Temperatursensoren hydroTRANS S20 beispielsweise können in dieser Anwendung gute Dienste leisten und helfen, angemessene klimatische Bedingungen in Produktionsprozessen aufrechtzuerhalten.
Energieindustrie: Im Energiesektor hilft sie bei der Überwachung und Steuerung der Energieverteilung und kann die Integration erneuerbarer Energiequellen in das Stromnetz erleichtern. SPE Drucktransmitter wie der DELOS S02 können in Kraftwerken zur Überwachung des Drucks in Dampf- oder Gassystemen eingesetzt werden.
Lebensmittelindustrie: In der Lebensmittelindustrie spielt die Single Pair Ethernet Technologie eine Schlüsselrolle in der Produktionsautomatisierung und ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung zwischen Maschinen und Anlagen. Dies ist entscheidend für die Effizienz von Produktionslinien, insbesondere im Zusammenhang mit der Überwachung kritischer Parameter für die Produktqualität. flowTRANS MAG H20-Durchflussmessgeräte können zur Überwachung des Durchflusses von Flüssigkeiten und Gasen in Produktionsprozessen eingesetzt werden, zum Beispiel bei der Dosierung von Rohstoffen, der Steuerung des Gärprozesses und der Abfüllung von Verpackungen oder der Überwachung des Würzestroms in einer Brauerei.
Intelligente Gebäude: Single Pair Ethernet-Technologie kann zur Steuerung von HLK-, Beleuchtungs- und Sicherheitssystemen in intelligenten Gebäuden eingesetzt werden. Es kann auch die Fahrzeugdiagnose und -wartung erleichtern.
Neben den oben genannten Beispielen kann SPE auch in anderen Branchen eingesetzt werden, z.B.:
Problem: Die Kontrolle von Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Produktion ist entscheidend für die Qualität der hergestellten Produkte, den Komfort der Mitarbeiter und den ordnungsgemäßen Betrieb der Maschinen. Herkömmliche Überwachungssysteme sind mitunter komplex und kostspielig in der Wartung.
SPE-basierte Lösung:
Intelligente SPE-Sensoren: Spezielle Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren, die die SPE-Technologie nutzen, werden an strategischen Punkten im Produktionsbereich platziert. SPE-Sensoren benötigen nur ein Kabelpaar für die Stromversorgung und die Datenübertragung.
SpeE-Switch: Die Sensoren sind mit einem speziellen SPE-Switch verbunden, der für die Erfassung und Verarbeitung ihrer Daten zuständig ist.
SPS-Steuerung und SCADA/CLOUD-System: Der Schalter kommuniziert mit einer SPS (z.B. JUMO variTRON 500). Die SPS verarbeitet die Sensordaten und kann Signale an Klimasysteme (z.B. Lüftung, Heizung) senden. Parallel dazu werden die Sensorinformationen in das JUMO SCADA/CLOUD-System eingespeist.
Managerüberwachung: Der Produktionsleiter kann über ein Tablet oder einen Computer die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Halle in Echtzeit über das JUMO-System überwachen. Der Zugriff auf diese Informationen ermöglicht es, Entscheidungen zu treffen, um die Bedingungen in der Produktionshalle zu optimieren.
Sicherheit (optional):
Wenn der Produktionsbetrieb zusätzlich die Möglichkeit haben möchte, das System aus der Ferne zu steuern und zu überwachen, könnte eine VPN-Verbindung (virtuelles privates Netzwerk) mit Firewall eingerichtet werden. Dies würde einen sicheren Zugriff auf das Klimatisierungssystem von jedem Ort der Welt aus ermöglichen
Anwendungsbeispiel für unsere Sensoren mit SPE: Klimaüberwachung in der Produktion
Mein Name ist Ewelina Szmit und ich bin seit mehreren Jahren im Bereich Content Marketing tätig und verbinde meine beruflichen Fähigkeiten mit meiner Leidenschaft für das Schreiben. Ich bin davon überzeugt, dass selbst die technischsten Themen interessant und für jedermann zugänglich präsentiert werden können. Außerhalb der Arbeit entfalte ich meine Kreativität beim Erstellen von Zeitungscollagen. Meine Freizeit verbringe ich am liebsten aktiv, indem ich mit meinem Hund spazieren gehe oder laufe.
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