Tulevaisuuden anturitekniikka kommunikoi päästä päähän -periaatteella Single Pair Ethernet: lean-viestintä automaation viimeisten metrien yli.

Single Pair Ethernet (SPE) on omiaan tekemään viimeisten metrien yhteyksistä kestävämpiä ja älykkäämpiä. Anturivalmistaja JUMO luottaa SPE:hen tulevaisuuden viestintävälineenä mittaustekniikassaan hyvästä syystä. Tähän tarvittava liitäntätekniikka on peräisin Phoenix Contactilta – se on projektitasolla käydyn tiiviin yhteistyön tulos.

"Voimme hyödyntää älykkäitä antureitamme paremmin Single Pair Ethernetin avulla", sanoo JUMOn tuotepäällikkö Manfred Walter. "Lisäarvo on todellinen, kun pystyn siirtämään enemmän anturitietoja SPE:n avulla." Enemmän dataa on perusta, jotta tästä voidaan poimia kannattavaa tietoa. Tätä mahdollisuutta ei ole, jos 4–20 mA:n anturi lähettää vain pelkän virta-arvon, esimerkiksi lämpötilan vastineena.

Tuotepäällikkö on todella innostunut siitä, että SPE-yhteyden ansiosta anturitietoa voidaan vihdoin jakaa aukottomasti järjestelmässä. Manfred Walterin tarkkailee vaikeasti ylitettäviä kerrosrajoja automaatiopyramidin sisällä. "Me JUMOssa pidämme yhtenäisyyttä kaikilla tasoilla suurena vahvuutena." Lisäksi kaapeleissa voidaan säästää, sillä data ja energia reititetään kahden johtimen kautta – Power over Data Line (PoDL). Lähtökohtaisesti SPE tarjoaa mahdollisuuden yhtenäiseen tiedonsiirtoon ERP-tasolta aina kenttätason antureihin ja toimilaitteisiin asti. "Ja tämä kaikki toimii myös ilman mediakatkoksia", Walter korostaa, sillä anturi kommunikoi yhtenäisesti kaikilla tasoilla Ethernet-protokollien avulla.

SPE:n käyttö viestimien epäjatkuvuuden torjumiseksi teollisessa viestinnässä: johtaako tämä hyöty siihen, että anturitason liitäntätekniikan valintaa mietitään uudelleen? Manfred Walterin kokemuksen mukaan asiakkaiden odotukset kone- ja laitteistotekniikan alalla ovat edelleen selvästi hintalähtöisiä. Mittausketjujen budjetit ovat tiukasti rajattuja järjestelmiä suunniteltaessa. "Kysymys on siitä, mitä mittausketju saa maksaa ja kuinka suuri lisähinta SPE-liitännästä tulee." Yhtenäisen Ethernet-arkkitehtuurin puolesta on vaikea esittää vakuuttavia perusteluja, erityisesti standardoiduissa tarjouspyyntömenettelyissä. Myönteisiä vaikutuksia kokonaistehokkuuteen (OEE) investointipäätösten kannalta tärkeänä tunnuslukuna voidaan näin ollen perustella parhaiten, kun asiakkaan kanssa ollaan suoraan yhteydessä.

SPE:n avulla toteutettu siirtotekniikka on tärkeä askel matkalla kohti konvergentteja verkkoja. Kun esimerkiksi Time Sensitive Network (TSN) on suunniteltu ensisijaisesti toiminnallisen turvallisuuden tai liikeohjauksen aikakriittisiin tehtäviin, 5G:tä käytetään sovelluksiin, jotka edellyttävät langatonta yhteyttä. Sama pätee WLAN-standardeihin 6 ja 7 lisenssivapaan langattoman siirtotekniikan alalla.

Single Pair Ethernet puolestaan soveltuu erittäin hyvin muutaman metrin pituiseen viestintään. Kaikkien tekniikoiden yhteinen nimittäjä on konvergentti Ethernet-verkko – teollisen viestinnän standardoitu maailma. Jos automaation, sähkötekniikan sekä järjestelmän- ja koneenrakennuksen toimijat onnistuvat keskipitkällä aikavälillä pääsemään yhteisymmärrykseen tästä tiestä, kenttäväyläkiistat ja niiden toimialakohtaiset kehityskulut ovat lopullisesti mennyttä aikaa.

Mahdollisuudet tähän ovat suotuisat. Kokonaisuutta tukee kuluttajamarkkinoiden tavanomaisen viestinnän yleinen siirtosuorituskyky. SPE saavuttaa esimerkiksi tilan suhteen rajallisen konetason välineenä 10 Mb/s siirtonopeuden alle 1 000 metrin kaapelipituudella. Siihen verrattuna esimerkiksi I/O-Link tuottaa 20 metrin maksimikaapelipituudella vain 230,4 kBit/s. Vaikka I/O-Link kiistatta yksinkertaistaa antureiden liitäntää huomattavasti, Manfred Walterin näkemyksen mukaan tiedonsiirto ei riitä tulevaisuuden tehtäviin kytkettyjen sektoreiden sisällä.

Tulevaisuudesta puheen ollen: Phoenix Contact ja JUMO näkevät yksimielisesti, että erityisesti nuoremman asiantuntijasukupolven keskuudessa suuntaudutaan selvästi kohti konvergentteja Ethernet-verkkoja. "Provosoivasti sanottuna diginatiivit ymmärtävät taustansa ja historiansa vuoksi huonommin, miksi teollisuusautomaatiossa käytetään niin monia erilaisia järjestelmiä", Martin Müller sanoo. Tavoitteena on oltava, että kysytään enemmän siitä, mitä anturi voi tehdä ja mitä se pystyy tekemään oman mittausalueensa ulkopuolella, jotta järjestelmän toiminta olisi tehokasta ja resursseja säästävää. "Näemme tässä valtavan tulevaisuuden", korostaa myös Manfred Walter.