Single Pair Ethernet – ein Strohfeuer oder eine Revolution?

igu-blog-adm | 11. Mai 2020

Vor etwa 4 Jahren wurde von Unternehmen auf so ziemlich alles die Information „Industrie 4.0“ geschrieben. Jede Zeitschrift, jede Webseite und jede Werbemail nutzte diesen Begriff. Ähnlich scheint es aktuell mit den drei Buchstaben Begriff SPE (Single Pair Ethernet) zu laufen.

Scheinbar redet jeder über SPE und es fühlt sich ein wenig nach Trend an. Aber hat die Technik auch das Potential zu mehr? Ein großer Unterschied besteht schon heute: Im Gegenteil zu Industrie 4.0 gibt es bei Single Pair Ethernet eine klare Definition. Die Technik ist weitestgehend klar. Oder doch nicht…?

Ein Versuch der einfachen Worte…

Das WARUM

Es gibt doch so viele Busse, warum also noch eine Technologie mehr? Hier muss man etwas in die Geschichte der achtziger Jahre zurück gehen. Damals entstand der Bedarf an Bustechnik im Auto. Bis zu dem Zeitpunkt wurden Signale im Auto mit Relais und Schalter übertragen. Neue Funktionen im Auto bedurften einer Datenübertragung, so dass eine Firmengruppe rund um die Firma Bosch damals den revolutionären CAN Bus entwickelte. Die Datenübertragung mit diesem Bus ist sicher, robust und bewährt. Heutzutage kommt dieses System an seine Grenzen, weil unsere Fahrzeuge deutlich mehr Datenvolumen fordern. Mit dem Anspruch an neue Fahrzeuge, wie z.B. dem autonomen fahren, entstand sozusagen die Geburtsstunde von Single Pair Ethernet. Die Anforderungen an das neue Bussystem waren die gleichen wie in den Achtzigern: robust und sicher. Zusätzlich war nun jedoch ein hohes Datenvolumen gefordert. Diese positiven Attribute will sich auch die Industrie zu Nutze machen und das System wird von führenden Technologieunternehmen aufgegriffen.

Das WIE

Wie sollen so viele Firmen in der Industrie an einen Tisch?

Im Gegensatz zum Automobil gibt es in der Industrie den schon lange vorherrschenden Trend Ethernet Derivate im Feldbusbereich einzusetzen. Standards wie Profinet, Ethercat oder CC Link IE sind schon etabliert und glänzen mit hervorragender Performance und Verbreitung. Außerdem sind Leitungen und Stecker sauber definiert. Wie soll man diesen Standard verbessern und gleichzeitig so klar halten, dass Millionen von Anwender zuverlässig verschiedene Produkte kombinieren können?

Dazu bedarf es eines Netzwerks an Firmen, die Standards definieren. Dies ist im Industrial Partner Netzwerk gelungen. Hier arbeiten Unternehmen verschiedener Bereiche, die für ein gutes Bussystem benötigt werden, zusammen. Es fanden sich Netzwerkspezialisten für Produkte wie IC‘s, Magnetics, Leitungen, Stecker und Messtechnik. Sie alle forschen und entwickeln in ihrem Feld, um Know How zum Gesamtergebnis beizutragen. Wir bei igus leisten unseren Part der Pionierarbeit im Bereich der haltbaren Leitungen für die Bewegung.

Das WAS

Was soll denn das neue Bussystem anders oder besser machen als seine heutigen „Wettbewerber“? Die Datenmenge muss weiterhin hoch sein, es muss zuverlässig sein und die Schnittstelle muss definiert sein.

Was soll denn der zusätzliche Vorteil werden? Hier stehen zwei grundsätzliche Forderungen an, die es zu erfüllen gilt. Es muss günstiger werden als die heutige, vierpaarige Ethernetlösung, da man mehr Bussysteme für Daten der Maschine nutzen möchte. Gleichzeitig darf man dabei nicht die Gesamtkosten aus dem Auge verlieren.

Die größte Forderung ist aber die Reduktion des Bauraums. Hier steht eine CAT5e Technik heute mit großen Steckerlösungen und dicken Leitungen mit rund 8mm nicht so gut da, um Bussysteme in jeden Bereich der Maschine zu bringen. Mit SPE ergibt sich bei den Leitungen ein Vorteil im Durchmesser von 25% und bei den Steckern deutlich über 35%.

Damit ist der große Vorteil des Systems eindeutig definiert: Kosten runter und Bauraum runter. Es wird möglich, bei allen Maschinen die Bustechnologie bis zum kleinsten Sensor zu bringen. Dies ist überhaupt die Grundlage für Industrie 4.0 in Reinform.

Das WANN

Hört sich ja super an, wann kann ich denn nun SPE nutzen?

Hier ist der Weg noch nicht zu Ende, aber die wichtigsten Hürden sind genommen. Es wurden in der IEEE802.3 die Regeln klar referenziert.

Um Planungssicherheit für die Anwender zu schaffen hat die IEC 11801 und TIA TR42 den Standard der Industrial Partner Netzwerk mit seinen Partnern technisch bestätigt. Somit können nun Steuerungshersteller und Hersteller von Sensoren auf diese Sicherheit bauen und die Technik in neuen Anwendungen integrieren. Es ist zum Jahresende damit zu rechnen, dass die ersten Geräte mit der Technologie auf dem Markt verfügbar sein werden.

Wir bei igus möchten unseren Teil der Grundlagenarbeit für diese neue Technologie schaffen und sind mit unser CFBUS.PUR.042 frühzeitig mit dabei.

Bei der Weiterentwicklung sind wir nach wie vor auf einen aktiven Austausch mit Kunden angewiesen und wünschen diesen ausdrücklich. Schreiben sie uns und wir suchen mit ihnen eine Lösung.