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Single-Pair-Ethernet www markttechnik de Nr 35 2024 26 die getrieben von Kosteneffizienz ist gehen Unternehmen daher alternative Wege Anstatt Geld in teure Kabel zu investieren haben sich die Hersteller für wesentlich kostengünstigere proprietäre Feldbus-Systeme entschieden um z B Sensoren zu verbinden die nicht den vollen Funktionsumfang von Ethernet benötigen Diese Feldbusse werden in der Regel für Anwendungen wie industrielle Messtechnik und Remote I Oeingesetzt Sie bieten Kabellängen von bis zu einem Kilometer und Rohdatenübertragungsraten von bis zu 10 Mbit s Viele dieser proprietären Feldbusoptionen wie HART Profibus PA und 4–20 mA verwenden relativ preiswerte verdrillte Einzelkabel SPE für eine durchgängige Kommunikation Heutzutage verwenden Fabriken die Industrie 4 0 einführen erstens Standard-Ethernet für Prozesse wie ERP und CAD zweitens Industrial Ethernet für den technischen Betrieb und die Anlagenverwaltung sowie drittens proprietäre Feldbusse für die Messtechnik und Remote I O Das ist keine ideale Vorgehensweise denn die beiden erstgenannten Systeme funktionieren zwar gut zusammen doch Feldbusse sind mit ihnen nicht kompatibel Die Norm IEEE 802 3cg eine kürzlich erfolgte Erweiterung der Ethernet-Spezifikation ist für Industrieapplikationen gedacht die derzeit von Nicht-Ethernet-Feldbussen bedient werden Der neue Standard gewinnt zunehmend an Bedeutung da er allen Industrie-4 0-Fabriken die Nutzung der Ethernet-Plattform ermöglicht Alle Geräte – vom zentralen Cloud-Server in der Fabrik über Remote-Terminals bis hin zum kleinen Temperaturmonitor – werden über ein einziges standardbasiertes Protokoll miteinander kommunizieren können Eine Schlüsselkomponente der Spezifikationsänderung ist das Single-Pair-Ethernet-Kabel SPE wird nicht über das mehrpaarige CAT5e-Kabel des herkömmlichen Industrial Ethernet übertragen sondern über ein einziges verdrilltes Kabelpaar Dies senkt die Kosten und den Umfang eines Großteils der Kommunikationsverkabelung in der Fabrikautomatisierung oder in Gebäuden Besonders hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang Auch mit den neuen Ethernet-Anschlüssen können alte proprietäre Feldbusse mit verdrillten Zweidrahtleitungen für SPE weiterverwendet werden Somit ist es nicht nötig kilometerlange alte Kabel zu entfernen und durch neue zu ersetzen Der In den 70er-Jahren war »Industrie 3 0« die Bezeichnung für einen Paradigmenwechsel in der Fertigung Hierbei wurde die Informationstechnologie eingesetzt um die Automatisierung voranzutreiben und die Produktivität Präzision und Flexibilität zu verbessern Mit der Weiterentwicklung von Industrie 4 0 wird die groß angelegte Automatisierung der Industrie durch intelligente Technologien Machineto-Machine-Kommunikation M2M und maschinelles Lernen ML umgesetzt Der entscheidende Unterschied ist dass Industrie 3 0 dem Menschen Informationen lieferte um bessere Entscheidungen zu treffen während Industrie 4 0 digitale Informationen nutzt um Prozesse weitgehend ohne unser Zutun zu optimieren Industrie 4 0 kann heute eine Verbindung zwischen der Entwicklungsabteilung und der Fertigung herstellen Durch den Einsatz von M2M-Kommunikation können computergestützte Designs Computer-Aided Designs CAD mit Werkzeugmaschinen kommunizieren und diese direkt für die Herstellung von Teilen programmieren Und die Werkzeugmaschinen können mit der CAD-Anwendung kommunizieren und sie über Herausforderungen im Produktionsprozess informieren damit die Artikel so verändert werden dass sie leichter und effizienter zu fertigen sind cp Wandel in der Automatisierung Die Auswahl der richtigen Verbindungsmethode ist entscheidend für den Erfolg jedes Projekts Standard IEEE 802 3cg führt zudem zwei neue Bitübertragungsschichten Physical Layer PHY für Industrieapplikationen ein um die Kosten niedrig zu halten Die erste ist für Applikationen mit kurzer Reichweite bis zu 15 m gedacht während die zweite eine Reichweite von bis zu einem Kilometer bietet und einen optionalen verstärkten Sendepegel für erhöhte Rauschtoleranz sowie einen energiesparenden Ruhemodus umfasst Bedeutung von »Right First Time« Die moderne Fertigung erfordert Präzision und Reproduzierbarkeit Bauteile oder -gruppen müssen mit möglichst geringen Toleranzen gefertigt werden Gleichzeitig sollen sie aber auch jahrelang perfekt funktionieren Je kleiner oder komplexer die Produkte werden desto mehr Präzision ist erforderlich Das IIoT unterstützt diesen Trend denn es ermöglicht eine Echtzeitsteuerung und erkennt Abweichungen bevor sie aus dem Ruder laufen Mithilfe von Single-Pair-Ethernet können Ingenieure die Vorteile von Industrial Ethernet im gesamten Produktionsbetrieb nutzen – selbst für den Betrieb des kleinsten Sensors Das erleichtert die Erfassung und Analyse der umfangreichen Daten die für die Verbesserung der Fertigungsabläufe erforderlich sind Zudem wird SPE künftig eine Schlüsselrolle spielen um Technologien wie maschinelles Lernen ML und KI zu integrieren cp ■