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„Hindernisse überwinden“ Umfrage: Wann lohnt Single Pair Ethernet?

HARTING Technologiegruppe Turck – Hans Turck GmbH & Co. KG
Welchen Nutzen hat SPE – und für wen? Wir haben nachgefragt!

Welchen Nutzen hat SPE – und für wen? Wir haben nachgefragt!

Bild: iStock, francescoch
18.07.2022

Nahtloses Ethernet vom Sensor bis in die Cloud ohne Gateways verspricht der Physical Layer Single Pair Ethernet (SPE). Doch was ist mit IO-Link und der Vielzahl vorhandener Feldbusse? Lohnt SPE also nur im Greenfield, lässt es sich auch in bestehende Anlagen integrieren, doch wo sind dann die Vorteile? Wir haben Experten nach Ihrer Einschätzung gebeten.

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Das sagen die Experten:

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  • Alexander Weber, Head of Product Cluster Networking, Balluff: Wegen der erheblichen Baugröße und des hohen Preises sind gängige Feldbusse auf der Sensorebene bisher kaum im Einsatz, hier wäre SPE in jedem Fall interessant. Problematisch sind die verschiedenen IEC-Normen der Steckverbinder, bei denen sich bisher kein Favorit abzeichnet. Ein Vorteil von IO-Link besteht weiter in der einheitlichen, kostengünstigen Schnittstelle. Die höheren Kosten von SPE durch aufwändigere Schaltungen und teurere Anschlussleitungen lohnen sich nur für Sensoren und Aktuatoren, die zwingend hohe Übertragungsgeschwindigkeiten, große Distanzen oder ein großes Datenvolumen benötigen. Aus unserer Sicht wird im Feld IO-Link weiterhin die letzte Meile der Kommunikation darstellen und perfekt durch die SPE-Technologie bei komplexeren Teilnehmern ergänzt.

    Alexander Weber, Head of Product Cluster Networking, Balluff: Wegen der erheblichen Baugröße und des hohen Preises sind gängige Feldbusse auf der Sensorebene bisher kaum im Einsatz, hier wäre SPE in jedem Fall interessant. Problematisch sind die verschiedenen IEC-Normen der Steckverbinder, bei denen sich bisher kein Favorit abzeichnet. Ein Vorteil von IO-Link besteht weiter in der einheitlichen, kostengünstigen Schnittstelle. Die höheren Kosten von SPE durch aufwändigere Schaltungen und teurere Anschlussleitungen lohnen sich nur für Sensoren und Aktuatoren, die zwingend hohe Übertragungsgeschwindigkeiten, große Distanzen oder ein großes Datenvolumen benötigen. Aus unserer Sicht wird im Feld IO-Link weiterhin die letzte Meile der Kommunikation darstellen und perfekt durch die SPE-Technologie bei komplexeren Teilnehmern ergänzt.

    Bild: Balluff

  • Rainer Schmidt, Business Development Manager Cable Systems, Harting: SPE beschreibt die barrierefreie Anbindung der Sensor-/Aktornetze an die Industrieautomatisierung. Das ist nicht weniger als die Neuordnung der Automatisierungspyramide zugunsten moderner Datennetzwerktechnik und Industrie 4.0. Die Längenrestriktion kupferbasierter LANs wird auf über 1.000 m für 10 Mbit/s Datenrate erweitert, was völlig neue Möglichkeiten eröffnet. SPE ist DIE Technologie auf dem Weg zu einer einheitlicher Netzinfrastruktur in der Industrie, welche langfristig zum Verschwinden von Inkompatibilitäten führen wird. Viele Feldbusse (CPFs = Communication Profile Families nach IEC 61784-5-x Serie) werden SPE als einen zusätzlichen Physical Layer nutzen, um neue Anwendungen und damit auch Kunden zu erschließen. Das gilt auch für IO-Link, für das ein SPE-Derivat unter dem Namen IO-Link+ in Entwicklung ist.

    Rainer Schmidt, Business Development Manager Cable Systems, Harting: SPE beschreibt die barrierefreie Anbindung der Sensor-/Aktornetze an die Industrieautomatisierung. Das ist nicht weniger als die Neuordnung der Automatisierungspyramide zugunsten moderner Datennetzwerktechnik und Industrie 4.0. Die Längenrestriktion kupferbasierter LANs wird auf über 1.000 m für 10 Mbit/s Datenrate erweitert, was völlig neue Möglichkeiten eröffnet. SPE ist DIE Technologie auf dem Weg zu einer einheitlicher Netzinfrastruktur in der Industrie, welche langfristig zum Verschwinden von Inkompatibilitäten führen wird. Viele Feldbusse (CPFs = Communication Profile Families nach IEC 61784-5-x Serie) werden SPE als einen zusätzlichen Physical Layer nutzen, um neue Anwendungen und damit auch Kunden zu erschließen. Das gilt auch für IO-Link, für das ein SPE-Derivat unter dem Namen IO-Link+ in Entwicklung ist.

    Bild: Harting

  • Peter Wienzek, Business Development Manager Systems IIoT, Ifm: Natürlich klingt ein durchgängiger „data flow“ vom Sensor direkt in die Cloud für den Anwender sehr attraktiv. Auf den zweiten Blick birgt es einige Nachteile: So ist SPE für einfache Sensoren schlicht zu teuer und erfordert IT-Kenntnisse bei der Inbetriebnahme. Außerdem muss die Data-Security im Auge behalten werden, die eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung bis in den Sensor erfordern würde. Aus unserer Sicht gibt es Performanceklassen bei Sensoren, die je nach Datenmenge unterschiedliche Schnittstellen benötigen. Für die Klassen 1 und 2 hat sich IO-Link seit Jahren bewährt, hier könnte zukünftig die SPE-Physik bei IO-Link+ für einen Performanceschub sorgen. Da Feldbusse in absehbarer Zeit nicht verschwinden werden, ist es für einen Sensorhersteller wichtig, nur einen Kommunikationsstandard zu unterstützen, der weltweite Akzeptanz hat. Und genau das ist mit IO-Link sichergestellt. Wir sehen SPE als Ergänzung zu Feldbussen beziehungsweise IoT auf der Northbound-Seite, sofern der Markt dies fordert. Ob sich SPE nur im Greenfield lohnt, lässt sich heute noch nicht sagen, da ja aktuell noch keine Geräte existieren.

    Peter Wienzek, Business Development Manager Systems IIoT, Ifm: Natürlich klingt ein durchgängiger „data flow“ vom Sensor direkt in die Cloud für den Anwender sehr attraktiv. Auf den zweiten Blick birgt es einige Nachteile: So ist SPE für einfache Sensoren schlicht zu teuer und erfordert IT-Kenntnisse bei der Inbetriebnahme. Außerdem muss die Data-Security im Auge behalten werden, die eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung bis in den Sensor erfordern würde. Aus unserer Sicht gibt es Performanceklassen bei Sensoren, die je nach Datenmenge unterschiedliche Schnittstellen benötigen. Für die Klassen 1 und 2 hat sich IO-Link seit Jahren bewährt, hier könnte zukünftig die SPE-Physik bei IO-Link+ für einen Performanceschub sorgen. Da Feldbusse in absehbarer Zeit nicht verschwinden werden, ist es für einen Sensorhersteller wichtig, nur einen Kommunikationsstandard zu unterstützen, der weltweite Akzeptanz hat. Und genau das ist mit IO-Link sichergestellt. Wir sehen SPE als Ergänzung zu Feldbussen beziehungsweise IoT auf der Northbound-Seite, sofern der Markt dies fordert. Ob sich SPE nur im Greenfield lohnt, lässt sich heute noch nicht sagen, da ja aktuell noch keine Geräte existieren.

    Bild: Ifm

  • Ralf Moebus, Leiter Produktmanagement Automation, Lapp: Die Vielfalt der Feldbusse hat die Anwender seit jeher vor Probleme gestellt. Speziallösungen wie IO-Link bestechen durch ihre kostengünstige Implementierung in einfache Sensorik und werden damit weiterhin attraktiv sein. Für neue Anwendungen, wo Daten auch in anderen Systemen als der SPS benötigt werden, oder Sensorik mit höherer Datenrate angebunden werden soll, wird SPE sehr interessant. Auch bei bestehenden Anlagen, die nachträglich smart gemacht werden sollen, kann per SPE ein weiterer Kommunikationspfad einfach nachgerüstet und mit dem restlichen Ethernet basierten Fabriknetz nahtlos integriert werden. Insofern ist SPE sowohl für neue Anlagen aber auch für Retrofit bestehender Anlagen sehr interessant.

    Ralf Moebus, Leiter Produktmanagement Automation, Lapp: Die Vielfalt der Feldbusse hat die Anwender seit jeher vor Probleme gestellt. Speziallösungen wie IO-Link bestechen durch ihre kostengünstige Implementierung in einfache Sensorik und werden damit weiterhin attraktiv sein. Für neue Anwendungen, wo Daten auch in anderen Systemen als der SPS benötigt werden, oder Sensorik mit höherer Datenrate angebunden werden soll, wird SPE sehr interessant. Auch bei bestehenden Anlagen, die nachträglich smart gemacht werden sollen, kann per SPE ein weiterer Kommunikationspfad einfach nachgerüstet und mit dem restlichen Ethernet basierten Fabriknetz nahtlos integriert werden. Insofern ist SPE sowohl für neue Anlagen aber auch für Retrofit bestehender Anlagen sehr interessant.

    Bild: Lapp

  • Mike Vermeer, Engineering Strategy Manager, Panduit: Feldbusse wie IO-Link oder Profibus integrieren die Anwendungsschicht und die physikalische Schicht. Der entscheidende, langfristige Wert dieser Feldbus-Systeme liegt in der Anwendungsschicht. Der Application Layer wird für eine lange Zeit genutzt werden und hier kann man in einigen Fällen bereits mit der seriellen und der Ethernet-Schicht arbeiten. SPE trennt die physikalische Schicht von der Anwendungsschicht, was die Skalierung und den Einsatz der physikalischen Schicht vereinfacht. Profibus und Foundation Fieldbus gehen bereits mit Hilfe von Ethernet-APL zu SPE über. IO-Link untersucht, wie sich SPE als potenzielle physikalische Schicht für die serielle Sensorkommunikation einbeziehen lässt. Für bestehende Anlagen kann man teilweise SPE-Verkabelungen für analoge und serielle Sensoranwendungen verwenden. Unabhängig davon wird bei all den verschiedenen Änderungen die Anwendungsschicht des Feldbus-Systems erhalten bleiben, und die physikalische Verbindungsschicht wird sich durch die Konvergenz zu Ethernet verbessern.
So ist dies zum Beispiel der Fall, wenn das erforderliche Kabel ein RS-485-basierter Bus oder ein 2-Draht-Sensor ist. Bei einigen Anwendungen gibt es Einschränkungen, zum Beispiel verwendet IO-Link ein 3-Draht-Medium. Damit ist es schwieriger, dieses für SPE zukunftssicher zu gestalten. Unabhängig davon wird bei all den verschiedenen Änderungen die Anwendungsschicht des Feldbus-Systems erhalten bleiben, und die physikalische Verbindungsschicht wird sich durch die Konvergenz zu Ethernet verbessern.

    Mike Vermeer, Engineering Strategy Manager, Panduit: Feldbusse wie IO-Link oder Profibus integrieren die Anwendungsschicht und die physikalische Schicht. Der entscheidende, langfristige Wert dieser Feldbus-Systeme liegt in der Anwendungsschicht. Der Application Layer wird für eine lange Zeit genutzt werden und hier kann man in einigen Fällen bereits mit der seriellen und der Ethernet-Schicht arbeiten. SPE trennt die physikalische Schicht von der Anwendungsschicht, was die Skalierung und den Einsatz der physikalischen Schicht vereinfacht. Profibus und Foundation Fieldbus gehen bereits mit Hilfe von Ethernet-APL zu SPE über. IO-Link untersucht, wie sich SPE als potenzielle physikalische Schicht für die serielle Sensorkommunikation einbeziehen lässt. Für bestehende Anlagen kann man teilweise SPE-Verkabelungen für analoge und serielle Sensoranwendungen verwenden. Unabhängig davon wird bei all den verschiedenen Änderungen die Anwendungsschicht des Feldbus-Systems erhalten bleiben, und die physikalische Verbindungsschicht wird sich durch die Konvergenz zu Ethernet verbessern.
    So ist dies zum Beispiel der Fall, wenn das erforderliche Kabel ein RS-485-basierter Bus oder ein 2-Draht-Sensor ist. Bei einigen Anwendungen gibt es Einschränkungen, zum Beispiel verwendet IO-Link ein 3-Draht-Medium. Damit ist es schwieriger, dieses für SPE zukunftssicher zu gestalten. Unabhängig davon wird bei all den verschiedenen Änderungen die Anwendungsschicht des Feldbus-Systems erhalten bleiben, und die physikalische Verbindungsschicht wird sich durch die Konvergenz zu Ethernet verbessern.

    Bild: Panduit

  • Thomas Rummel, Managing Director, Softing Industrial Automation: Das Potential von Single Pair Ethernet (SPE) ist sehr groß. Mit Ethernet-APL ist nun eine Ausprägung des Standards für Automatisierungsanwendungen in der Prozessindustrie so weit fortgeschritten, dass SPE im produktiven Einsatz nutzbar wird. Geeignete Switches, zum Beispiel von Softing Industrial, gestatten den parallelen Betrieb von Ethernet-APL- und von Profibus-PA-Geräten. Damit lässt sich die Technologie in Greenfield- wie auch in Brownfield-Projekten effizient einsetzen. Anwender profitieren vom Schutz ihrer Investitionen in Feldgeräte und von flexiblen Migrationsszenarien ihrer Anlage in Richtung SPE beziehungsweise durchgängige IP-Kommunikation.

    Thomas Rummel, Managing Director, Softing Industrial Automation: Das Potential von Single Pair Ethernet (SPE) ist sehr groß. Mit Ethernet-APL ist nun eine Ausprägung des Standards für Automatisierungsanwendungen in der Prozessindustrie so weit fortgeschritten, dass SPE im produktiven Einsatz nutzbar wird. Geeignete Switches, zum Beispiel von Softing Industrial, gestatten den parallelen Betrieb von Ethernet-APL- und von Profibus-PA-Geräten. Damit lässt sich die Technologie in Greenfield- wie auch in Brownfield-Projekten effizient einsetzen. Anwender profitieren vom Schutz ihrer Investitionen in Feldgeräte und von flexiblen Migrationsszenarien ihrer Anlage in Richtung SPE beziehungsweise durchgängige IP-Kommunikation.

    Bild: Softing

  • Aurel Buda, Leiter Produktmanagement Fabrikautomation Systeme, Turck: SPE beschreibt mehrere Ethernet-Standards für unterschiedliche Anwendungsfälle. APL für die Prozessindustrie wurde so ausgelegt, dass auch bestehende Infrastrukturen weiter genutzt werden können. Hier liegt der Vorteil in der nahtlosen Integration der Feldgeräte und höheren Datenraten für Asset- und Diagnoseinformationen. In der diskreten Fertigung wird SPE IO-Link und Standard-Ethernet ergänzen. Da Industrial Ethernet dort bereits etabliert ist, müssen die Vorteile genauer herausgearbeitet werden. Die Anwendungsfälle liegen überwiegend im Greenfield, doch Retrofits, speziell für Condition Monitoring, werden auch eine Rolle spielen. Ohne die nötigen Security-Funktionen werden auch SPE-Geräte nur über Gateways mit der Cloud kommunizieren.

    Aurel Buda, Leiter Produktmanagement Fabrikautomation Systeme, Turck: SPE beschreibt mehrere Ethernet-Standards für unterschiedliche Anwendungsfälle. APL für die Prozessindustrie wurde so ausgelegt, dass auch bestehende Infrastrukturen weiter genutzt werden können. Hier liegt der Vorteil in der nahtlosen Integration der Feldgeräte und höheren Datenraten für Asset- und Diagnoseinformationen. In der diskreten Fertigung wird SPE IO-Link und Standard-Ethernet ergänzen. Da Industrial Ethernet dort bereits etabliert ist, müssen die Vorteile genauer herausgearbeitet werden. Die Anwendungsfälle liegen überwiegend im Greenfield, doch Retrofits, speziell für Condition Monitoring, werden auch eine Rolle spielen. Ohne die nötigen Security-Funktionen werden auch SPE-Geräte nur über Gateways mit der Cloud kommunizieren.

    Bild: Turck

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