SPE nach dem Standard IEC 63171-7 sorgt erstmals für echte Kompatibilität über Herstellergrenzen hinweg und reduziert Planungsrisiken für Ihr Unternehmen.
Single Pair Ethernet Durchgängige Gerätekommunikation vom Sensor bis in die Cloud: Single Pair Ethernet (SPE) ermöglicht die Übertragung von Ethernet über nur ein Adernpaar und sorgt somit für die kostengünstige, platzsparende Anbindung von Sensoren. Durchgängige IP-basierte Kommunikation bis in die Feldebene wird möglich. Neben der Datenübertragung ermöglicht die Single-Pair-Ethernet-Technologie auch die gleichzeitige Stromversorgung von Endgeräten via Power-over-Data-Line (PoDL). Im Whitepaper erfahren Sie, wie Sie Ihre Feldkommunikation zukunftssicher aufstellen.
Was ist Single Pair Ethernet?
Klassisches Ethernet verbindet in der Automatisierungspyramide bereits die oberen Ebenen, ist für die unterste Feldebene jedoch oft zu aufwändig oder in der Reichweite begrenzt. Die SPE-Technologie erweitert hier das Leistungsprofil von Ethernet.
Single Pair Ethernet ist ein Physical Layer für die Datenübertragung über nur ein verdrilltes Adernpaar statt zwei Doppeladern bei Fast Ethernet (100 MBit/s) oder vier Doppeladern bei Gigabit-Ethernet. So lassen sich kompakte Geräte, Sensoren und Aktoren direkt aus der Feldebene anbinden – ohne zusätzliche Subsysteme oder Gateways. SPE ist die leichte, materialsparende Ethernet-Weiterentwicklung für heutige und zukünftige Einsatzgebiete.
Ihre Vorteile Single Pair Ethernet passt genau in das Anforderungsprofil der Industrie
FAQ zum neuen Single-Pair-Ethernet-Standard
IP20- und M12-Stecker werden Anfang 2027 erwartet. Wir empfehlen, jetzt mit der Planung zu starten. Die Überführung weiterer Bauformen auf den neuen Standard ist geplant.
Phoenix Contact ist Initiator und aktiver Mitgestalter des neuen Standards – Sie profitieren von unserer Erfahrung und Innovationskraft.
Das neue Steckgesicht vereinfacht die Integration, erhöht die Kompatibilität und ermöglicht eine noch flexiblere Nutzung in zahlreichen Applikationen.
Bestehende SPE-Produkte werden derzeit nicht abgekündigt. Eine entsprechende Entscheidung wird erst langfristig nach vollständiger Einführung des neuen Portfolios geprüft.
Ja, unsere Lösungen sind so konzipiert, dass Sie bestehende und neue Produkte flexibel und parallel in Ihren Anlagen nutzen können.
SPE-Technologie
Übersicht der für Single Pair Ethernet relevanten Standards
SPE-Standards und Normen im Whitepaper
Die Leistungsfähigkeit von SPE hängt von klar definierten Standards und Normen ab. Das Whitepaper zeigt, wie internationale Regelwerke die Basis für eine durchgängige, interoperable und zukunftssichere SPE-Infrastruktur schaffen. Die SPE-Standards sind in der IEEE 802.3 definiert. Dieser Standard beschreibt die technischen Rahmenbedingungen für die ethernetbasierte Datenübertragung über ein Adernpaar. Sie unterscheiden sich durch verschiedene Übertragungsraten und Distanzen. In der IEC 63171 werden die kompatiblen Steckverbinder für diese SPE-Standards beschrieben. Aktuell befindet sich die IEC 63171‑7 Edition 2 in Arbeit.
Die IEC 63171-7 Edition 2 baut auf der bestehenden Hybrid-SPE-Schnittstelle auf. Sie definiert ein einheitliches Steckgesicht, das sowohl hybride als auch rein datenbasierte Anwendungen konsistent abdeckt. Die Norm unterscheidet verschiedene Bauformen, die je nach Einsatzort und Schutzanforderung geeignet sind. Dazu gehören u. a. IP20-Steckgesichter für den Einsatz in geschützten Umgebungen sowie robuste M8- und M12-Varianten für die Feldebene.
Power-over-Data-Line (PoDL)
Zusätzlich zur Datenübertragung via Ethernet ist mit der SPE-Technologie auch die gleichzeitige Stromversorgung der Endgeräte möglich. Mithilfe von Power-over-Data-Line (PoDL) kann eine Nutzleistung von bis zu 52 W übertragen werden.
Die unterschiedlichen Leistungsklassen sind im Standard IEEE 802.3bu und IEEE 802.3cg beschrieben. Mit dieser Technik ist es möglich, einen bis zu 1.000 m entfernten Sensor oder Aktor über das zur Datenübertragung genutzte Kabel mit Strom zu versorgen. Der Installationsaufwand und Platzbedarf für die Feldverkabelung werden minimiert.
PoDL-Leistungsklassen
Anwendungen für das Single Pair Ethernet SPE eignet sich ideal für unterschiedliche Anwendungen in der Agrar-, Gebäude-, Industrie- und Prozessautomation. Die SPE-Technik kann einfach in eine bestehende Ethernet-Infrastruktur eingebunden werden, unabhängig davon, in welcher Umgebung sie eingesetzt wird. Auch beim Trend zu ressourcenschonenden, miniaturisierten Geräten bietet Single Pair Ethernet mehr Platz für Elektronik dank platzsparender Leitungen.
Hitze und Kälte, Nässe und Staub, Schock und Vibration – die Anforderungen an Datensteckverbinder in landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen sind extrem. Um auch unter hohen Belastungen eine maximale Zuverlässigkeit zu erreichen, bietet Phoenix Contact Ihnen robuste Steckverbinder für die langanhaltende, stabile und hochperformante SPE-Datenübertragung. Als Mitglied der Agricultural Industry Electronics Foundation (AEF) fördern wir die Entwicklung neuer Standards zur Datenübertragung wie z. B. High-Speed ISOBUS (HSI) und unterstützen diese mit unseren Produkten für das Single Pair Ethernet.
In allen Fertigungsbereichen kommt die Integration von Sensoren eine Schlüsselrolle zu. SPE bindet Sensoren, Aktoren oder Feldgeräte zuverlässig in eine bestehende Ethernet-Umgebung ein. Somit können notwendige Daten und Prozessinformationen direkt zur Analyse an die Leitebene oder in eine Cloud übertragen werden. Anders als Feldbusprotokolle durchdringt Ethernet alle Automatisierungsebenen. Zusätzliche Gateways oder Schnittstellen entfallen. Durch die Reduzierung auf nur ein Adernpaar vereinfacht sich auch die Verkabelung von Sensoren direkt in Maschinen oder Anlagen. Aufbau, Betrieb und Wartung von Anlagen werden effizienter und kostengünstiger.
Die platzsparende Technik eignet sich optimal für die Anwendungen in der Automobilindustrie. Mit einer Übertragung von 10 MBit/s bis zu 1 GBit/s über nur ein verdrilltes Adernpaar und einer Kabellänge von maximal 15 m (ungeschirmt) oder 40 m (geschirmt) ist es ideal für die Nutzung für Kabelbäume in Fahrzeugen ausgelegt. Des Weiteren gibt es eine Reihe neuer SPE-Standards in der Entwicklung, die Datenübertragungsraten bis 10 GBit/s und sogar darüber hinaus ermöglichen sollen. In neuen Automobilgenerationen ersetzt SPE deshalb CAN, MOST, FlexRay und andere Bussysteme. Sicherheitsfunktionen, die Steuerung und die Kommunikationen laufen einheitlich über Ethernet. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für vernetztes oder autonomes Fahren.
Der direkte Zweidraht-Ethernet-Anschluss von Feldgeräten und Sensoren in den Ex-Zonen prozesstechnischer Anwendungen ermöglicht Ethernet-APL. Der Advanced Physical Layer (APL) verwendet den 10BASE-T1L-Standard aus der IEEE 802.3cg zusammen mit dem IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE) Standard (2-WISE steht für 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) und unterstützt Methoden des Explosionsschutzes inklusive der Eigensicherheit. Der Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen und die Überbrückung großer Distanzen bis 1.000 m bei 10 MBit/s wird möglich. Die neue Kommunikationsinfrastruktur sorgt für den durchgängigen Einsatz von Ethernet in der Prozessindustrie.
Vernetzte Gebäude sorgen für eine hohe Effizienz, mehr Sicherheit und zusätzliche Komfortfunktionen. Durch den Einsatz eines durchgängigen IP-Protokolls lassen sich z. B. Sensoren, Schalter oder Thermostate über das lokale Datennetz und die Cloud mit dem Gebäudemanagementsystem verbinden. Die durchgängige SPE-Verkabelung ersetzt bestehende Feldbussysteme, komplexe Schnittstellen oder Gateways. Außerdem gibt es die Möglichkeit, bestehende Zweidraht-Kabelinfrastrukturen wie z. B. Netzwerkkabel wieder zu verwenden. Die Installation und Inbetriebnahme werden deutlich vereinfacht.
Die Single Pair Ethernet System Alliance
Phoenix Contact hat sich mit anderen führenden Technologienunternehmen in der SPE System Alliance zusammengeschlossen. Die Partnerunternehmen bündeln ihr Know-how zu Single Pair Ethernet und tauschen sich zielorientiert aus. Sie verfolgen das gemeinsame Ziel, die SPE-Technologie für das Industrial Internet of Things (IIoT) und alle anderen Anwendungsbereiche zu fördern.
