Vereinheitlichte SPE- und Ethernet-APL-Standards treiben die nächste Welle der industriellen Automatisierung voran
Eine bedeutende gemeinsame Anstrengung hat eine einheitliche Grundlage für industrielle Netzwerke geschaffen. Vier führende Kommunikationsorganisationen haben ein wegweisendes Dokument veröffentlicht. Dieses Dokument standardisiert wichtige Erweiterungen für Single Pair Ethernet (SPE) und verbessert die physikalische Schicht von Ethernet-APL. Damit ebnet es den Weg für einen nahtlosen, herstellerunabhängigen Datenfluss vom Sensor bis zur Cloud.
Der Antrieb für eine einheitliche Kommunikation auf Feldebene
Industrielle Anlagen benötigen zunehmend intelligentere, besser vernetzte Abläufe. Unterschiedliche Kommunikationsstandards führen jedoch oft zu Datensilos und Integrationsproblemen. Die neuen einheitlichen Spezifikationen adressieren diese Herausforderung direkt. Sie stärken die Grundlage für eine zuverlässige Ethernet-basierte Kommunikation. Folglich können Daten mühelos von Feldgeräten in Steuerungs- und Unternehmenssysteme fließen.
Verbessertes SPE für die diskrete Fertigung
Die aktualisierte SPE-Spezifikation bringt entscheidende Fortschritte für Fabrikumgebungen. Sie unterstützt nun Geräte mit höherer Leistung und beinhaltet robuste Power-over-Data-Line (PoDL)-Fähigkeiten. Außerdem definiert sie klar Leistungsklassen und standardisiert Steckverbinder. Diese Verbesserungen werden die SPE-Einführung in diskreten Fertigungsbereichen beschleunigen. Branchen wie die Automobil- und Verpackungsindustrie profitieren von vereinfachter Verkabelung und reduzierten Kosten.
Ethernet-APL gewinnt an breiterer Interoperabilität
Für Prozess- und Ex-Bereiche erhält Ethernet-APL ebenfalls wichtige Updates. Der Standard umfasst nun offiziell die Leistungsklasse B, die Geräte bis zu 1,16 W unterstützt. Darüber hinaus erstreckt sich die Interoperabilität auf nicht-explosionsgefährdete SPE-Anwendungen. Dies schafft eine einheitliche physikalische Schicht sowohl für sichere als auch für explosionsgefährdete Atmosphären. Dadurch können Ingenieure einheitliche Netzwerkarchitekturen für komplette Anlagen entwerfen.
Industriekonsortium bietet autoritative Unterstützung
Die Standards sind das Ergebnis der Arbeit der Arbeitsgruppe 10Base-T1L. Diese Gruppe umfasst Vertreter von vier großen Organisationen: FieldComm Group, ODVA, OPC Foundation und PI. Ihre gemeinsame Autorität sorgt für breite Akzeptanz in der Industrie. „Dieser Meilenstein legt die Grundlage für herstellerunabhängige Kommunikation“, sagt Harald Müller von PI. Er bestätigt, dass Profinet-over-APL bereits in produktiven Anlagen läuft.
Zertifizierung und Unterstützung gewährleisten zuverlässige Implementierung
Über die Spezifikationen hinaus konzentriert sich das Konsortium auf die praktische Umsetzung. Ein dediziertes Testsystem gewährleistet nun Interoperabilität und Qualität der physikalischen Schicht. Parallel dazu gibt es technische Richtlinien, Schulungen und Technologiedemonstratoren. Diese Unterstützungsstrukturen geben Endanwendern Sicherheit bei Einführung und Einsatz.
Branchenführer heben strategische Vorteile hervor
Führungskräfte der unterstützenden Organisationen betonen das transformative Potenzial. Stefan Hoppe von der OPC Foundation weist darauf hin, dass die Angleichung eine solide Basis für einheitliche Kommunikation schafft. Er verbindet dies mit OPC UA für nahtlosen Datenaustausch auf allen Ebenen.
Dr. Al Beydoun von ODVA verweist auf direkte Anwendernutzen. Er nennt vereinfachte Verkabelung, geringere Kosten und längere Kabelstrecken für EtherNet/IP-Netzwerke. Ted Masters von der FieldComm Group hebt die Freiheit hervor, Instrumentierung der Spitzenklasse auszuwählen. Er erklärt, dass gemischte Protokollnetzwerke, einschließlich HART-IP, auf einer einzigen physikalischen Schicht unterstützt werden.
Produktinnovationen zeigen unmittelbares Potenzial
Die SPS-Automatisierungsmesse in Deutschland diente als Sprungbrett. Mehrere Anbieter präsentierten SPE-Produkte und signalisierten Marktreife. So stellte TE Connectivity einen hybriden SPE-Steckverbinder im M12-Format vor. Dieser Steckverbinder entspricht IEC 63171-7 und unterstützt Hochleistungsgeräte bis zu 1 kW. Zudem erreicht er Datenraten bis zu 1 Gbit/s. Weidmüller zeigte ein feldmontierbares SPE-Verbindungssystem und geschützte Leiterplattenkomponenten.
Einblick des Autors: Ein grundlegender Wandel für das IIoT
Diese Standardisierung ist mehr als ein technisches Update; sie ist ein strategischer Enabler für das Industrial Internet of Things (IIoT). Durch die Beseitigung der Fragmentierung der physikalischen Schicht wird eine große Hürde für die digitale Transformation entfernt. Anlagen können nun Netzwerke mit echter End-to-End-IP-Architektur entwerfen. Dies vereinfacht Cybersicherheit, Datenmanagement und Systemintegration. Die Einbeziehung von PoDL ist besonders bedeutsam. Sie ermöglicht eine einfachere Installation von Sensoren und Aktoren, reduziert Verkabelungskomplexität und Kosten. Der nächste erwartete Schritt, ein 100Mbit/s-Standard (100Base-T1L), wird die Leistung für anspruchsvolle Anwendungen weiter steigern.
Praktische Anwendungsszenarien
Brownfield-Modernisierung: Integration neuer intelligenter Sensoren in bestehende DCS- oder SPS-Systeme über ein einheitliches SPE/Ethernet-APL-Backbone, das schrittweise Upgrades ohne vollständige Neuverkabelung ermöglicht.
Greenfield-Anlagenplanung: Entwurf eines vollständig einheitlichen Netzwerks von Feldgeräten bis zur Cloud mit einem einzigen physikalischen Schichtstandard, was Engineering- und Inbetriebnahmezeiten drastisch reduziert.
Fernüberwachung: Einsatz energieeffizienter, langreichweitiger Ethernet-APL-Instrumente in entfernten Tanklagern oder Pipelines, die Hochgeschwindigkeitsdiagnose- und Prozessdaten direkt in die Leitstände bringen.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
F: Was ist der Hauptvorteil des einheitlichen SPE- und Ethernet-APL-Standards?
A: Er schafft eine einzige, herstellerunabhängige physikalische Schicht für Ethernet, die von einfachen Sensoren in sicheren Bereichen bis zu komplexen Instrumenten in explosionsgefährdeten Zonen funktioniert und so Netzwerkdesign und Integration vereinfacht.
F: Kann ich diese neuen Standards in bestehenden Anlagen verwenden?
A> Ja. Ein wesentlicher Vorteil ist die Brownfield-Modernisierung. Die Standards unterstützen gemischte Protokolle und sind für die schrittweise Integration neben bestehenden Feldbussystemen wie Profibus oder Foundation Fieldbus ausgelegt.
F: Wie hilft Power-over-Data-Line (PoDL)?
A: PoDL liefert sowohl Daten als auch Strom über ein einziges Kabelpaar. Dies reduziert die Verkabelungskomplexität, senkt Installationskosten und vereinfacht den Einsatz von Feldgeräten mit mittlerem Leistungsbedarf.
F: Welche Organisationen stehen hinter diesem Standardisierungsprojekt?
A: Die Zusammenarbeit umfasst vier große industrielle Kommunikationsorganisationen: FieldComm Group, ODVA, OPC Foundation und PI (Profibus & Profinet International). Dies gewährleistet breite Branchenunterstützung.
F: Was folgt nach dieser Standardveröffentlichung?
A> Die Arbeitsgruppe plant weitere Verbesserungen, darunter die Entwicklung eines 100Mbit/s-Bandbreitenstandards (100Base-T1L) für Zweidraht-Ethernet und die formale Aufnahme in IEC-Internationale Standards.
