Fremtidens sensorteknologi kommunikerer gennemgående Single Pair Ethernet: Slank kommunikation over de sidste par meter af automatiseringen.
Resumé
Kontinuiteten i Ethernet i Single Pair Ethernet er afgørende for større bæredygtighed i produktionen. Fordelene skyldes primært de nye muligheder, der forenkler fejlfinding. Indsamling af statusoplysninger muliggør også tilstandsbaseret vedligeholdelse.
Eksemplet med sensorteknologi fra JUMO gør det klart, hvordan OEE (Overall Equipment Effectiveness) kan forbedres med denne vifte af fordele – dvs. den samlede systemtilgængelighed. Det gør det også lettere at oprette forbindelse til cloud-baserede tjenester.
Overbevist af SPE: Manfred Walter arbejder som produktchef hos JUMO i Fulda
Information skaber merværdi
Single Pair Ethernet (SPE) har det, der skal til for at gøre forbindelser over de sidste par meter mere bæredygtige og smartere. Sensorproducenten JUMO satser med god grund på SPE som et fremtidsorienteret kommunikationsmedie til sin måleteknologi. Den tilslutningsteknik, der er nødvendig for dette, kommer fra Phoenix Contact – og er resultatet af et tæt samarbejde på projektniveau.
"Vi kan udnytte vores intelligente sensorer bedre med Single Pair Ethernet," siger Manfred Walter, produktchef hos JUMO. "Jeg har fået en reel merværdi ved at kunne overføre flere sensordata med SPE." Flere data er grundlaget for at udtrække profitabel information fra dette. Denne mulighed er ikke tilgængelig, hvis en 4 til 20 mA-sensor kun sender en ren strømværdi, f.eks. som ækvivalent til en temperatur.
Sensorerne kan bruges til at regulere rumklimaet. Forbindelsen kører smidigt via SPE, som her i JUMO's produktionsanlæg i Fulda.
Ethernet uden medieafbrydelse
Produktchefen er virkelig begejstret for, at SPE-forbindelsen endelig gør det muligt at distribuere sensorinformation problemfrit i et system. Manfred Walter tænker på de svært overkommelige etagegrænser i automatiseringspyramiden. "Hos JUMO ser vi det som en stor styrke, at der er konsistens på alle niveauer." Derudover kan der spares kabler, da data og energi – Power over Data Line (PoDL) – føres via de to ledere. I princippet giver SPE mulighed for gennemgående kommunikation fra ERP-niveau og ned til sensorer og aktuatorer på fieldniveau. "Og det hele fungerer også uden medieafbrydelser", understreger Walter, da sensoren kommunikerer konsekvent på alle niveauer på basis af Ethernet-protokoller.
Brug af SPE til at bekæmpe mediediskontinuitet i industriel kommunikation: Vil denne fordel føre til en nytænkning i valget af tilslutningsteknik på sensorniveau? Manfred Walters erfaring er, at kundernes forventninger inden for maskin- og anlægskonstruktion fortsat er markant prisdrevne. Budgetterne til målekæder er stærkt begrænsede, når man planlægger anlæg. "Spørgsmålet er, hvad en målekæde må koste, og hvor høj merprisen for SPE-forbindelsen er." De afgørende argumenter til fordel for den universelle Ethernet-arkitektur er svære at fremlægge, især i standardiserede udbudsprocedurer. De positive effekter på OEE som et vigtigt nøgletal for investeringsbeslutninger kan der derfor bedst argumenteres for i direkte kontakt.
To ledere er tilstrækkeligt: Sådan ser stikfladen med SPE-kommunikation til JUMO ud
Sikker overvågning
Overførselsteknologi med SPE er et vigtigt skridt på vejen mod konvergente netværk. Mens Time Sensitive Network (TSN) f.eks. primært er designet til tidskritiske opgaver inden for funktionel sikkerhed eller bevægelseskontrol, bruges 5G til applikationer, der kræver mobiltelefoni. Det samme gælder for WLAN 6 og 7 inden for licensfri, trådløs overførselsteknologi.
Single Pair Ethernet er igen meget velegnet til kommunikation over de sidste par meter. Fællesnævneren for alle teknologier er det konvergerende Ethernet-netværk – den standardiserede verden for industriel kommunikation. Hvis det lykkes aktørerne inden for automatisering, elektroteknik og maskinkonstruktion at blive enige om denne vej på mellemlang sigt, så vil feltbuskrigene med deres branchespecifikke udviklinger endelig høre fortiden til.
Dataene fra de sensorer, der tilbydes via SPE, overføres til en monitor via et dashboard under JUMOs produktionsproces
1.000 m med 10 Mbit/s
Der er gode chancer for, at det sker. Det hele understøttes nemlig af den generelle overførselsevne af standardkommunikation på forbrugermarkedet. SPE opnår f.eks. som medie for det rumligt begrænsede maskinniveau en overførselshastighed på 10 Mbit/s på en ledningslængde på op til 1.000 m. Til sammenligning kan I/O-Link med en maksimal ledningslængde på 20 m f.eks. kun lige levere 230,4 kBit/s. Selvom I/O-Link uden tvivl gør tilslutningen af sensorer mærkbart nemmere, mener Manfred Walter, at dataoverførslen her ikke længere er tilstrækkelig til fremtidige opgaver inden for koblede sektorer.
Apropos fremtiden: Phoenix Contact og JUMO ser enstemmigt en klar orientering mod konvergente Ethernet-netværk, især blandt den yngre generation af specialister. "For at sige det lidt provokerende, så har de digitalt indfødte mindre forståelse for, hvorfor vi bruger så mange forskellige systemer inden for industriel automatisering på grund af deres baggrund og historie", siger Martin Müller. Målet må være at stille flere spørgsmål om, hvad en sensor kan gøre, og hvad den er i stand til at gøre ud over sit eget måleområde for at opnå en effektiv og ressourcebesparende anlægsdrift. "Vi ser en enorm fremtid her," understreger Manfred Walter også.
Hygiejnisk ren stikløsning i IP67
Installér, tilslut – færdig: Med SPE-konnektivitet er går det som en leg at installere en JUMO-sensor, og takket være Ethernet-Layer fungerer den uden gateways eller tidskrævende programmering af grænseflader. Med det formål at opnå en overførselsafstand på 1000 m for Single Pair Ethernet i praktiske anvendelser uden at begrænse dæmpningen, er tilslutningen, der er udviklet af Phoenix Contact, designet i M12-størrelse.
"I M8-versionen ville vi ikke have haft plads nok til at tilslutte et 2-ledet datakabel i 18 AWG, som bruges til afstande på 1000 meter", forklarer Manfred Walter. Selve forbindelsens design er trimmet for at opnå maksimal robusthed og hygiejne. Flow- og tryksensorer fra JUMOs "flowTRANS MAG H20"- og "DELOS S02"-serier bruges i vid udstrækning i medicinal- og levnedsmiddelindustrien. En høj driftssikkerhed over lange afstande kan kun opnås, hvis forbindelserne også viser udholdenhed under krævende produktionsprocesser eller CiP-rengøring (Clean in Place). Løsningen fra Phoenix Contact følger Hygienic Design og overholder kapslingsklasse IP67.
Konklusion
Tilslutning af sensorer til SPE baner vejen for at integrere yderligere målte variabler i kommunikationen. Det åbner også op for nye muligheder for at forbinde sensorer direkte til skyen, da enhederne allerede har en funktionel gateway, og der derfor ikke er behov for en ekstra gateway. Det sparer komponenter og penge. JUMO ser typiske anvendelsesområder for SPE-multisensoren "hydroTRANS S20" som registrering af temperatur, fugtighed og CO₂, f.eks. ved overvågning af følsomme lagerrum, generelle overvågningsopgaver og krævende opgaver i forbindelse med drifts- og medarbejdersikkerhed.
Kom i kontakt med vores eksperter
