De sensoren van morgen communiceren algemeen Single Pair Ethernet: soepele communicatie in de laatste fasen van de automatisering.

Single Pair Ethernet (SPE) heeft wat nodig is om aansluitingen in de laatste fasen duurzamer en smarter te maken. Sensorfabrikant JUMO vertrouwt niet voor niets op SPE als toekomstgericht communicatiemedium voor zijn meettechniek. De aansluittechniek die hiervoor nodig is, is afkomstig van Phoenix Contact – en is het resultaat van een nauwe samenwerking op projectniveau.

"We kunnen onze intelligente sensoren beter benutten met het Single Pair Ethernet", zegt Manfred Walter, Productmanager bij JUMO. "Ik heb echt toegevoegde waarde doordat ik met SPE meer sensordata kan overdragen." Meer data vormen de basis om hieruit winstgevende gegevens te halen. Deze optie is niet beschikbaar, wanneer een 4 tot 20 mA-sensor alleen een kale stroomwaarde overdraagt, bijv. als equivalent voor een temperatuur.

De productmanager is zeer enthousiast over het feit dat de SPE-aansluiting het eindelijk mogelijk maakt om sensorgegevens naadloos in een systeem te verdelen. Manfred Walter denkt hier aan de lastig te overwinnen etagegrenzen binnen de automatiseringspiramide. "Wij bij JUMO beschouwen consistentie op alle niveaus als een grote kracht." Bovendien kan er op kabels worden bespaard, omdat data en energie – Power over Data Line (PoDL) – via de twee draden worden geleid. In principe biedt SPE de mogelijkheid van consistente communicatie; van het ERP-niveau tot aan de sensoren en actoren op veldniveau. "En het geheel werkt ook nog eens zonder mediastoringen", benadrukt Walter, omdat de sensor op alle niveaus consistent communiceert op basis van Ethernet-protocollen.

Het gebruik van SPE om mediastoringen in industriële communicatie tegen te gaan: zal dit voordeel leiden tot een heroverweging bij de keuze van aansluittechniek op sensorniveau? Manfred Walter heeft gemerkt dat de verwachtingen van klanten in de machine- en installatiebouw nog steeds sterk prijsgedreven zijn. Bij de projectering van systemen zijn de budgetten voor meetketens strikt beperkt. "De vraag is wat een meetketen mag kosten en hoe hoog de meerprijs voor de SPE-koppeling is." De doorslaggevende argumenten ten gunste van de algemene Ethernet-architectuur zijn moeilijk te presenteren, vooral in gestandaardiseerde aanbestedingsprocedures. De positieve effecten op OEE als belangrijk kengetal voor investeringsbeslissingen kunnen daarom het beste tijdens een afspraak worden uitgelegd.

De overdrachtstechniek met SPE is een belangrijke stap op weg naar convergente netwerken. Terwijl Time-Sensitive Networking (TSN) bijv. vooral is ontworpen voor tijdkritische taken op het gebied van Functional Safety of Motion Control, wordt 5G gebruikt voor toepassingen waarvoor draadloze telecomnetwerken nodig zijn. Hetzelfde geldt voor WLAN 6 en 7 op het gebied van licentievrije, draadloze overdrachtstechniek.

Single Pair Ethernet is op zijn beurt weer zeer geschikt voor communicatie over de laatste meters. De gemeenschappelijke noemer voor alle technieken is het convergente Ethernet-netwerk – de gestandaardiseerde wereld voor industriële communicatie. Als de spelers in de automatisering, elektrotechniek en installatie- en machinebouw het op middellange termijn eens worden over dit pad, dan zullen de veldbusoorlogen met hun industriespecifieke ontwikkelingen definitief tot het verleden behoren.

De kansen hierop zijn gunstig. Het geheel wordt namelijk ondersteund door de algemene overdrachtsprestaties van de standaardcommunicatie uit de consumentenmarkt. SPE bereikt bijv. als medium voor het ruimtelijk beperkte machineniveau een overdrachtssnelheid van 10 Mbit/s op een kabellengte tot 1000 m. Vergeleken daarmee levert bijv. de I/O-link met de maximale kabellengte van 20 m net eenmaal 230,4 kbit/s. Ook wanneer de I/O-link zonder twijfel de aansluiting van sensoren merkbaar vereenvoudigt, is de gegevensoverdracht naar de mening van Manfred Walter niet meer voldoende voor toekomstige taken binnen gekoppelde sectoren.

Over de toekomst gesproken: Phoenix Contact en JUMO zien unaniem een duidelijke oriëntatie op convergente Ethernet-netwerken, vooral bij de jongere generatie specialisten. "Om het provocerend te zeggen: de digital natives hebben door hun achtergrond en geschiedenis minder begrip ervoor, waarom we zoveel verschillende systemen in industriële automatisering gebruiken", zegt Martin Müller. Het doel moet zijn om meer vragen te stellen over wat een sensor kan doen en wat hij kan doen buiten zijn eigen meetbereik voor een efficiënte en ressources-besparende werking van de installatie. "We zien hier een enorme toekomst", benadrukt ook Manfred Walter.