Morgendagens sensorteknologi kommuniserer ende-til-ende Single Pair Ethernet: Lean-kommunikasjon over de siste meterne av automatiseringen.
Kortversjon
Kontinuiteten i Ethernet i Single Pair Ethernet er avgjørende for større bærekraft i produksjonen. Fordelene skyldes først og fremst de nye alternativene som forenkler feilsøkingen. Innsamling av statusinformasjon muliggjør også tilstandsbasert vedlikehold.
Eksemplet med sensorteknologi fra JUMO viser tydelig hvordan OEE (Overall Equipment Effectiveness) kan forbedres med denne buketten av fordeler - dvs. den totale systemtilgjengeligheten. Dette gjør det også enklere å koble seg til skybaserte tjenester.
Overbevist av SPE: Manfred Walter jobber som produktsjef hos JUMO i Fulda
Informasjon skaper merverdi
Single Pair Ethernet (SPE) har det som skal til for å gjøre forbindelser over de siste meterne mer bærekraftige og smartere. Sensorprodusenten JUMO satser med god grunn på SPE som et fremtidsrettet kommunikasjonsmedium for sin måleteknologi. Tilkoblingsteknikken som kreves for dette, kommer fra Phoenix Contact - og er resultatet av et tett samarbeid på prosjektnivå.
"Vi kan utnytte våre intelligente sensorer bedre med Single Pair Ethernet", sier Manfred Walter, produktsjef hos JUMO. "Jeg har virkelig fått merverdi ved å kunne overføre mer sensordata med SPE." Mer data er grunnlaget for å trekke ut lønnsom informasjon fra dette. Dette alternativet er ikke tilgjengelig hvis en 4 til 20 mA-sensor bare overfører en ren strømverdi, f.eks. som en ekvivalent for en temperatur.
Sensorene kan brukes til å regulere romklimaet. Forbindelsen går via SPE, som her i JUMOs produksjonsanlegg i Fulda.
Ethernet uten mediediskontinuitet
Produktsjefen er veldig begeistret for at SPE-tilkoblingen endelig gjør det mulig å distribuere sensorinformasjon sømløst i et system. Manfred Walter tenker på de vanskelig overkommelige etasjegrensene i automatiseringspyramiden. "Vi i JUMO ser det som en stor styrke at det er konsistens på alle nivåer." I tillegg kan man spare kabler, ettersom data og energi - Power over Data Line (PoDL) - føres via de to trådene. I prinsippet gir SPE mulighet for ende-til-ende-kommunikasjon fra ERP-nivået og ned til sensorer og aktuatorer på feltnivå. "Og det hele fungerer også uten medieavbrudd", understreker Walter, ettersom sensoren kommuniserer konsekvent på alle nivåer på grunnlag av Ethernet-protokoller.
Bruk av SPE for å bekjempe mediediskontinuitet i industriell kommunikasjon: Vil denne fordelen føre til nytenkning i valg av tilkoblingsteknologi på sensornivå? Manfred Walters erfaring er at kundenes forventninger innen maskin- og anleggsteknikk fortsatt er merkbart prisdrevet. Budsjettene for målekjeder er strengt begrenset når man planlegger systemer. "Spørsmålet er hva en målekjede kan koste, og hvor høy merprisen for SPE-tilkoblingen er." Det er vanskelig å komme med avgjørende argumenter for den universelle Ethernet-arkitekturen, spesielt i standardiserte anbudskonkurranser. De positive effektene på OEE som et viktig nøkkeltall for investeringsbeslutninger kan derfor best argumenteres i direkte kontakt.
To ledere er tilstrekkelig: Slik ser kontaktflaten med SPE-kommunikasjon for JUMO ut
Sikker overvåking
Overføringsteknologi med SPE representerer et viktig skritt på veien mot konvergente nettverk. Mens Time Sensitive Network (TSN), for eksempel, først og fremst er designet for tidskritiske oppgaver innen fagområdene funksjonell sikkerhet eller bevegelseskontroll, brukes 5G til applikasjoner som krever radiosignaler. Det samme gjelder WLAN 6 og 7 på området lisensfri, trådløs overføringsteknologi.
Single Pair Ethernet er igjen svært godt egnet for kommunikasjon over de siste meterne. Fellesnevneren for alle teknologiene er det konvergerende Ethernet-nettverket - den standardiserte verdenen for industriell kommunikasjon. Hvis aktørene innen automasjon, elektroteknikk og anleggs- og maskinteknikk klarer å bli enige om denne veien på mellomlang sikt, vil feltbusskrigene med sine bransjespesifikke utviklinger endelig høre fortiden til.
Dataene fra sensorene som tilbys via SPE, overføres til en monitor via et dashbord under JUMOs produksjonsprosess
1.000 m med 10 Mbit/s
Sjansene for dette er gode. Det hele støttes av den generelle overføringsytelsen til standardkommunikasjon fra forbrukermarkedet. SPE oppnår for eksempel som medium for fysisk begrenset maskinnivå, en overføringshastighet på 10 Mbit/s ved ledningslengder opptil 1000 m. Til sammenligning leverer for eksempel I/O-Link med en ledningslengde på maksimalt 20 m, så vidt 230,4 kb/s. Selv om I/O-Link uten tvil helt tydelig forenkler tilkobling av sensorer, er dataoverføringen i følge Manfred Walter ikke lenger tilstrekkelig for fremtidige oppgaver innenfor koblede sektorer.
Apropos fremtiden: Phoenix Contact og JUMO ser enstemmig en klar orientering mot konvergente Ethernet-nettverk, spesielt blant den yngre generasjonen av spesialister. "For å si det litt provoserende, så har de digitalt innfødte mindre forståelse for hvorfor vi bruker så mange forskjellige systemer innen industriell automasjon på grunn av sin bakgrunn og historie", sier Martin Müller. Målet må være å stille flere spørsmål om hva en sensor kan gjøre og hva den er i stand til å gjøre utover sitt eget måleområde for effektiv og ressursbesparende systemdrift. "Vi ser en enorm fremtid her", understreker Manfred Walter.
Hygienisk ren pluggløsning i IP67
Installere, koble til - ferdig: Med SPE-tilkobling er det en barnelek å installere en JUMO-sensor, og takket være Ethernet-laget fungerer den uten gatewayer eller tidkrevende programmering av grensesnitt. For å oppnå en overføringsavstand på 1000 m for Single Pair Ethernet i praktiske applikasjoner uten å begrense dempingen, har Phoenix Contact utviklet en kontakt i M12-størrelse.
"I M8-versjonen ville vi ikke hatt nok plass til å koble til en toleder datakabel i 18 AWG, som brukes for avstander på 1000 meter", forklarer Manfred Walter. Selve forbindelsen er utformet med tanke på maksimal robusthet og hygiene. Strømnings- og trykksensorer fra JUMOs "flowTRANS MAG H20"- og "DELOS S02"-serier er mye brukt i farmasøytisk industri og næringsmiddelindustri. En høy driftssikkerhet over lange avstander kan bare godkjennes hvis tilkoblingene også holder ut under krevende produksjonsprosesser eller CiP-rengjøring (Clean in Place). Løsningen fra Phoenix Contact følger hygienisk Design-in og oppnår beskyttelsesklasse IP67.
Fasit
Ved å koble sensorer til SPE åpner man for å integrere flere målte variabler i kommunikasjonen. Det åpner også nye muligheter for å koble sensorer direkte til nettskyen, ettersom enhetene allerede har en funksjonell gateway, og det derfor ikke er nødvendig med noen ekstra gateway. Dette sparer komponenter og penger. JUMO ser typiske bruksområder for "hydroTRANS S20" SPE multisensor for temperatur, luftfuktighet og CO₂, for eksempel i overvåking av sensitive lagerrom, generelle overvåkingsoppgaver og krevende oppgaver knyttet til drifts- og medarbeidersikkerhet.
Ta kontakt med ekspertene våre
