SPE Stecker von Harting
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Ein Adernpaar reicht, dachte sich Harting im Jahr 2018 und setzte sich für die Single Pair Ethernet Technologie ein. Dabei setzt der Technologiegruppe auf Standardisierung und Partnerschaft. Inzwischen haben sich mehrere Standardisierungsgremien für das SPE Steckgesicht von Harting entschieden, so dass Unternehmen bei der Entwicklung neuer Geräte mit der Implementierung des SPE beginnen können. Wir halten sie nachfolgend auf dem Laufenden darüber, was sich bei Harting in Sachen SPE Stecker tut.
Inhalt
- SPE Steckgesicht T1 Industrial im Mini Push-Pull-Gehäuse
- SPE Stand der Entwicklung und Aussicht – Statement
- Neue IEC 61918 Norm regelt SPE Verkabelung
- Single Pair Ethernet wird zur Standardschnittstelle
- Single Pair Ethernet Koopertion von Harting und TE
- Das Steckgesicht für SPE Kommunikation
- Standardisierung der Steckverbinder SPE Technologie
SPE Steckgesicht T1 Industrial im Mini Push-Pull-Gehäuse
21.11.2023 | Die von internationalen Normungsgremien anerkannte T1 Industrial Single Pair Ethernet (SPE) Schnittstelle nach IEC 63171-6 basiert auf einem modularen System, das sich nahtlos in das breite Produktportfolio des Herstellers integriert. Schutzklassen von IP20 bis IP65/67 sind problemlos realisierbar. Neu ist die T1 Schnittstelle im Mini Push-Pull-Gehäuse.
Der Push-Pull-Rechtecksteckverbinder bietet ein klares akustisches Feedback beim Verriegeln, das dem Nutzer sofortige Gewissheit über eine sichere Verbindung gibt. Dies erfolgt werkzeuglos und ohne die Notwendigkeit, bestimmte Drehmomente einzuhalten.
Ein deutliches Klick beim Stecken signalisiert die IP65/67 Schutzklasse und gewährleistet eine vibrationsfeste Verriegelung. Ein integrierter gelber Sicherheits-Clip verhindert ein versehentliches Lösen der Verbindung. Zusätzlich ermöglicht das SPE-Kabel die Fernspeisung von Sensoren, Aktoren und Geräten mit einer Leistung von bis zu 50 W (PoDL - Power over Data Line).
SPE Stand der Entwicklung und Aussicht – Statement
26.04.2022 | Joachim Finke, Head of Global Product Management, nahm auf der Fachpressetagung im Vorfeld der Hannover Messe Stellung auf die Frage: Wie hat sich die Implementierung von Single Pair Ethernet bisher entwickelt und welche Durchdringung erwartet Harting für die Zukunft?
"Einkabellösungen sind allgemein in Europa bereits stärker verbreitet als in Amerika und insbesondere als in Asien. Der Trend wird aktuell durch namhafte Automatisierungs- und Antriebshersteller intensiv beschleunigt. Hier wird Single Pair Ethernet nachhaltig eine sehr große Rolle spielen. Gespräche zu Design-In's der Single Pair Ethernet Technologie laufen intensiv.
Single Pair Ethernet: News vom SPE Industrial Partner Network
Zur Benennung von konkreten Zahlen ist es zu diesem Zeitpunkt allerdings zu früh. In Bezug auf die Prozesstechnik möchten wir Dr. Kegel, Präsident des ZVEI, zitieren. Er machte auf einer Veranstaltung des SPE Industrial Partnernetworks die Aussage, dass in den nächsten 5 bis 10 Jahren 80 % der Geräte in Kombination mit SPE Technologie (APL) realisiert werden."
Neue IEC 61918 Norm regelt SPE Verkabelung
21.04.2022 | Im März diesen Jahres erschien die neue Ausgabe des Installationsstandards IEC 61918:2018/AMD1:2022 Amendment 1 – "Industrial communication networks - Installation of communication networks in industrial premises". Diese Norm beschreibt den Aufbau von Kommunikationsnetzwerken in der Industrie. In der neuen Version werden wichtige Eckpunkte zu Verkabelungsstrukturen auf Basis der Single Pair Ethernet-Standards (SPE) berücksichtigt. Damit ist sie eine wichtige Basis für Anwender, die ihre Produktion ins Industrial Internet of Things (IIoT) bringen wollen.
Die Norm ist der Installationsstandard für Kommunikationsnetzwerke in industriellen Maschinen, Anlagen und Automatisierungsinseln. Die Infrastruktur von Verkabelungen und die dazu nötigen Komponenten wie Kabel und Steckverbinder werden für alle Profile der Automatisierung klar definiert. Es werden Verkabelungen mittels symmetrischen Kupferkabeln, Glasfaserkabel und für Wireless Medien betrachtet.
Kabel und Leitungen für Steuerung, Feldbus, Daten & Co.
Das neue Amendment zur IEC-61918 adressiert die neuen einpaarigen Verkabelungsstrukturen für Single Pair Ethernet sowie die dazugehörige Fernspeisung PoDL (Power over Data Line). Das schließt die Lücke zwischen klassischer IT-Infrastruktur, Industrie, IoT/IIoT. Das SPE ermöglicht zum ersten Mal die durchgängige Anwendung von TCP/IP basierten Automatisierungsprotokollen selbst für große Entfernungen. solche gibt es in der Prozessautomatisierung oder bei der einfachen Anbindung von Aktoren und Sensoren bis in die industrielle Feldebene. Höhere Datenrate, Leistungsübertragung und Reichweiten als mit klassischen Feldbussen möglich ebnen den Weg für Industrie 4.0 und das IIoT.
Klare Vorgaben für die Kabel Infrastruktur
Damit erhalten die Anwender konsistent mit der ISO/IEC 11801-3 (Industriegebäude) klare Vorgaben für die Komponenten der Infrastruktur. Der Anhang 1 (AMD1) referenziert auf die Kabelstandards für einpaarige Datenkabel nach IEC-61156-11/12/13/14 und den Standard für die einpaarigen Datensteckverbinder nach IEC-63171-6. Das schafft eine stabile Basis für die Auswahl der geeigneten Schnittstellen und Kabel sowie die Implementierung der SPE Technologie in der Automatisierung.
Energie effizientes Funknetzwerk für FTS für die Industrie 4.0 Fabrik
Die neue Norm definiert klar und eindeutig, wie und mit welchen Bauteilen eine Sensor to cloud Dateninfrastruktur in der Industrie auszusehen hat, um die Kompatibilität zu angrenzenden Netzwerken und angebundenen Geräten sicherzustellen. Das Handwerkszeug zur Umsetzung von IIoT steht nun bereit. Geräteanbieter können jetzt mit international abgestimmten Standards in die Entwicklung und Produktion von SPE Geräten starten – und zwar bei hoher Investitionssicherheit und ganz egal ob Profinet, Ethercat oder andere Industrial Ethernet Protokolle genutzt werden.
Single Pair Ethernet wird zur Standardschnittstelle
12.02.2020 | Anwender von Single Pair Ethernet (SPE) erlangen endlich Investitionssicherheit. Wie Harting gestern verkündet hat, veröffentlichte das IEC-Normengremium SC 48B für Verbindungstechnik am 23. Januar die IEC-63171-6 als internationale Norm für Single Pair Ethernet SPE Schnittstellen in industriellen Anwendungen.
Gateways für die Netzwerke der Industrie 4.0 Fabrik
Damit wurde die Standardschnittstelle für industrielle SPE Applikationen manifestiert. Das SPE Industrial Partner Network steht geschlossen hinter der neuen Norm, die ab sofort frei verfügbar ist. Herausgeber ist das IEC Komitee SC 48B Kupfersteckverbinder. Die Norm für das Steckgesicht IEC-63171-6 T1 Industrial Style ist die erste Norm, die Harting schon 2016 für ein Single Pair Ethernet Steckgesicht bei SC 48B eingereicht hatte.
Fortan genügt also nur ein Adernpaar für die Übertragung von Datenströmen. „Diese frühe Initiative zahlt sich nun aus. Für 2020 haben Anwender endlich für zukunftsfähige Industrial Internet of things (IIoT) Netzwerke auf der SPE Basis eine verlässliche Investitionsgrundlage“, freut sich Ralf Klein, Geschäftsführer von Harting Electronics.
Internationale Norm für Single Pair Ethernet
Die IEC-63171-6 Industrial Style ist ein vollständiges Normendokument mit allen notwendigen Prüfsequenzen und Spezifikationen. Die Norm fließt in aktuelle SPE Standards für Verkabelung der Normenreihe für strukturierte Verkabelung ISO/IEC 11801-x ein. Ausschließlich in dieser Norm werden die Verkabelungskanäle mit ihren notwendigen Parametern wie Verbindungsanzahl, Länge, Bandbreite und das komplette Set an technischen Parametern zur Übertragung mit Next, Fext, Schirmungseigenschaften usw. mit Relation zur Umgebung – Mice beschrieben.
Industrielle Netzwerke für die leistungsfähige Infrastruktur 4.0
Deshalb ist die Implementierung von SPE in die ISO/IEC 11801 Dokumente auch so wichtig. Zudem sind die Kabel Kanäle nach Installation messtechnisch überprüfbar. Die Verbindung von Komponenten Standards zu Kabel und Steckverbinder gibt den Installateuren klare Richtlinien für den Single Pair Ethernet Aufbau und zur Überprüfung von entsprechenden Strecken der Übertragung.
Steckgesicht für Verkabelung setzt sich durch
Der Einsatz anderer Verkabelungskomponenten als beispielsweise in der ISO/IEC 11801-3 Amd.1 ist zwar grundsätzlich möglich, allerdings wäre er dann nicht mehr normkonform. Zudem birgt er das Risiko von Funktionseinbußen und Inkompatibilitäten. Deshalb haben die ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 und TIA TR-42 Anfang 2018 internationale Auswahlprozesse zur Festlegung einheitlicher Schnittstellen begonnen.
Die zwei Auswahlprozesse wurden von der IEEE-802.3 mit initiiert. Denn von dort wurde eine Empfehlung für ein Single Pair Ethernet Media Depended Interface (MDI) von ISO/IEC und TIA erbeten. Mehr als 20 nationale Expertengremien haben sich an dem Auswahlprozess beteiligt. Als Resultat dieser Wahl setzte sich für Industrie und industrienahe Anwendungen (M2I2C2E2 und M3I3C3E3) das Steckgesicht nach IEC-63171-6 durch. Dieses Steckgesicht basiert auf dem Vorschlag von Harting T1 Industrial.
Globale Einigkeit für SPE
Der Auswahlprozess bei TIA TR-42 hat die Ergebnisse von ISO/IEC bestätigt. Es besteht also global große Einigkeit über die SPE Schnittstelle. Die gewählten Steckgesichter werden nun in die internationalen Verkabelungsnormen eingearbeitet. Auch IEEE 802.3 hat dieses SPE Interface in die IEEE 802.3cg als empfohlenes Media Dependent Interface (MDI) festgelegt.
Mit der IEC 63171-6 ist nun der letzte Baustein für eine durchgängig genormte Single Pair Ethernet Infrastruktur gesetzt. Konsequente Standardisierung zahlt sich also aus. IEEE 802.3cg, IEC 63171-6, ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 und TIA TR-42 stehen geschlossen für den T1 Industrial Style als industrielle SPE Schnittstelle.
17 namhafte Technologieführern haben sich im 2019 gegründeten SPE Industrial Partner Network für die Durchsetzung und Anwendung des Standards zusammengeschlossen. Das Netzwerk steht geschlossen hinter der neuen Norm IEC 63171-6. Es bietet dem entstehenden Single Pair Ethernet Anwenderkreis eine breite Investitionsgrundlage für IIoT Netzwerke auf SPE Basis.
Single Pair Ethernet Koopertion von Harting und TE
15.04.2019 | Die Harting Technologiegruppe kooperiert mit TE Connectivity (TE), einem weltweit führenden Unternehmen in den Bereichen Konnektivität und Sensorik. Gemeinsam wollen beide Partnerunternehmen Single Pair Ethernet (SPE) als De-facto-Infrastrukturlösung für das industrielle Internet der Dinge (IIoT) voranbringen. Die beiden Unternehmen wollen Lösungen für die SPE-Infrastruktur entwickeln.
In IEEE 802.3 gibt es mehrere SPE Standards, die die kabelgebundene Ethernet-Technologie für LANs und WANs abdecken. Der neueste 802.3cg 10Base-T1 für Entfernungen von bis zu 1 km wird 2019 veröffentlicht. SPE ermöglicht ein offenes, skalierbares Ethernet-basiertes Netzwerk innerhalb eines Automatisierungssystems. Dies reduziert die Komplexität und die Kosten erheblich und ermöglicht das Überschreiten der bestehenden Grenzen.
Harting und TE Connectivity laden weitere Unternehmen dazu ein, dieser Partnerschaft beizutreten, um Single Pair Ethernet als Infrastrukturlösung für den schnell wachsenden IIoT Markt voranzutreiben. "Single Pair Ethernet ist die Technologie, die den zukünftigen Erfolg des IIoT maßgeblich voranbringen wird“, sagt Eric Leijtens, Global Product Manager Industrial Communication bei TE Connectivity. „Mit dem neuen Verbindungsstandard IEC 63171-6 haben wir eine hervorragende Gelegenheit, das Potenzial des Industrial Internet of Things voll auszuschöpfen“, sagt Frank Welzel, Director Global Product Management, Harting Electronics.
Das Steckgesicht für SPE Kommunikation
14.01.2019 | IP-basierte Ethernet-Kommunikation sowie Daten und Power über immer kleinere Kabel und Steckverbinder ans Gerät zu bringen, sind wesentliche Herausforderungen der Integrated Industry. Alle relevanten Standardisierungsgremien haben sich jetzt für das Harting Design eines Single Pair Ethernet (SPE) Steckgesichts entschieden. Für das Protokoll ist das die IEEE802.3 und für die Verkabelung ISO/IEC JTC 1/SC 25 bzw. TIA 42.
Voraussetzung für den großflächigen Einsatz und somit für die erfolgreiche Vermarktung der SPE Technologie ist die durchgängige Kompatibilität von Geräten, Kabeln und Steckverbindern. Das wird über die internationale Standardisierung sichergestellt (ISO/IEC und IEEE 802.3). Für die Verkabelung und die Auswahl normierter SPE Steckgesichter gab es Anfang 2018 einen über ISO/IEC international aufgesetzten Auswahlprozess. Im Sommer 2018 wurde ein ähnlicher Prozess von TIA initiiert und im November 2018 hat schließlich auch die IEEE entschieden. Alle drei gewichtigen Gremien kamen zu dem gleichen Ergebnis:
Entscheidung für Steckgesicher in Gebäude und Industrie
Für die Gebäudeverkabelung wird das Steckgesicht nach IEC 63171-1 normiert: Es basiert auf dem Vorschlag der Firma Commscope und ist unter dem Synonym Variante 1 (LC style) für M1I1C1E1 Umgebungen bekannt
Für die Industrie und industrienahe Anwendungen wird das Steckgesicht nach IEC 61076-3-125 normiert: Dieses basiert auf dem Vorschlag von Harting, ist speziell für den Einsatz in bis zu M3I3C3E3 Umgebungsbedingungen konzipiert und als Variante 2 (industrial style) bekannt. Dieses SPE-Konzept kann sowohl 1 GBit/s für kürzere Strecken als auch 10 Mbit/s für die weiten Distanzen (1000 m und mehr) mit einem untereinander steckkompatiblen Steckgesicht realisieren und ist von IP20 bis hin zu IP65/67 Ausführungen verfügbar.
Die Entwicklung, hin zu immer kleineren und leistungsfähigeren Geräten hält Einzug in der Automatisierung. Trotz höherer Datenraten und der parallelen Übertragung von Power (Fernspeisung) müssen Komponenten für die Verkabelung kleiner und leichter werden. Die SPE-Technologie ermöglicht jetzt auf Basis von Übertragungsstandards nach IEEE 802.3bp bzw. 802.3cg die Datenübertragung per Ethernet über nur eine Doppelader und auch eine gleichzeitige Spannungsversorgung von Endgeräten via PoDL – Power over Data Line.
Ethernet APL | Aktueller Stand, Anwendungen und Umsetzung
Bisher waren dafür zwei Doppeladern für Fast Ethernet (100MB) bzw. vier Doppeladern für Gigabit Ethernet notwendig. Die Vorteile von SPE möchte man auch in der Industrieautomatisierung nutzen. Hier erlaubt SPE die barrierefreie Anbindung von Geräten und Sensor-/Aktortechnik mittels durchgängiger IP-basierter Kommunikation bis in die Feldebene. Die Ausrüstung von einfachen Sensoren, Kameras oder Lese- und Identifizierungsgeräten mit Ethernet-Schnittstellen, unterstützt die Umsetzung von Integrated Industry und IIoT.
Dazu liefert SPE den entscheidenden Unterschied zu Bussystemen oder Strom-Interfaces, wie sie heute noch in der Feldebene vorzufinden sind. So wird die Feldebene smart und die durchgängige Ethernet-Kommunikation reduziert den Aufwand bei Parametrierung, Initialisierung und Programmierung. Gleichzeitig können alle Elemente im Automatisierungsnetz remote eingerichtet, beobachtet und gesteuert werden. Aufbau, Betrieb und Wartung von Anlagen werden effizienter und kostengünstiger.
Viele angeschlossene Endgeräte, Switche, Sensoren und andere Verbraucher benötigen keine zusätzlich installierten Netzteile oder Akkus. Das erhöht die Betriebssicherheit und schont die Umwelt.
Standardisierung der Steckverbinder SPE Technologie
29.08.2018 | Harting treibt die Entwicklung bei der Standardisierung der neuen Technologie Single Pair Ethernet (SPE) voran. Nun haben sich internationale Standardisierungsgremien in einem mehrstufigen Auswahlprozess für ein SPE Steckgesicht der Technologiegruppe entschieden. „Diese Entscheidung freut uns. Damit haben auch die Entwickler von neuen Geräten oder von Sensor/Aktor-Technik Planungssicherheit“, sagt Ralf Klein, Geschäftsführer Harting Electronics.
Single Pair Ethernet ist eine neue Ethernet-Technologie, die nur noch ein Adernpaar (anstelle von vier Paaren) zur Übertragung von Daten und Power benötigt. Diese aus der Automobilindustrie getriebene Technik gewinnt zunehmend auch in der Automatisierungstechnik an Bedeutung und wird dort gezielt weiterentwickelt. Aufgrund ihrer Einfachheit und der damit verbundenen Reduzierung von Gewicht, Platzbedarf und Installationsaufwand wird dieser Technik eine große Zukunft in der Industrie, in der Automatisierung und unter anderem in der Bahnbranche, vorausgesagt.
Omlox | Alles Wissenswerte über die neue Ortungstechnologie
Mit SPE ist es jetzt auch möglich die Digitalisierung, d. h. durchgängige IP-basierte Kommunikation in die Feldebene zu tragen. Die Ausrüstung von einfachen Sensoren oder Kameras, Lese- und Identifizierungsgeräten und ähnlichem mit Ethernet-Schnittstellen unterstützt die Umsetzung von Integrated Industry und IIoT.
Durchgängige Kompatibilität ist wichtig
Voraussetzung für den großflächigen Einsatz und somit für die erfolgreiche Vermarktung der SPE Technologie ist die durchgängige Kompatibilität von Geräten, Kabeln und Steckverbindern. Das wird über die internationale Standardisierung sichergestellt (ISO/IEC und IEEE). Für die Verkabelung und die Auswahl normierter SPE Steckgesichter gab es seit Anfang des Jahres einen über ISO/IEC international aufgesetzten Auswahlprozess, an dem sich über 20 nationale Expertengremien beteiligten. Im Ergebnis dieser Wahl haben sich zwei Steckgesichter durchgesetzt:
Mit Kuka vom Harting Stecker zur Roboter Connectivity
Für die Gebäudeverkabelung ist es das Steckgesicht nach IEC 63171-1, welches auf dem Vorschlag der Firma Commscope basiert. Für die Industrie und industrienahe Anwendungen ist es das Steckgesicht nach IEC 61076-3-125, welches auf dem Vorschlag von Harting basiert. Auf Basis dieses Steckgesichts bereitet das Unternehmen ein umfassendes Produktportfolio für die Industrie vor. Die Technologie war in den vergangenen zwei Jahren in enger Abstimmung mit Kunden vorangetrieben worden. Erstmals wurde sie auf der SPS 2016 in Nürnberg vorgestellt.
Grundlagen
Was ist Single Pair Ethernet?
Die Single Pair Ethernet bzw. SPE Technologie erlaubt die Übertragung von Ethernet über nur ein Adernpaar (single pair) durch eine symmetrische Kupferleitung. SPE eignet sich für Geschwindigkeiten von 10 Mbit/s bis 1 GBit/s. Dazu parallel können Speisespannungen zur Versorgung von Endgeräten übertragen werden. Das Single Pair Ethernet kann über eine Länge von 1000 Meter übertragen werden. Damit wird diese Technologie besonders für die Prozessautomatisierung interessant.
Welche Standards gelten für die Automobilindustrie?
Der erste Ethernet-Standard für für Automotive ist 100Base-T1. Er ist auf die Anforderungen von Netzwerken in Fahrzeugen ausgerichtet. Ebenfalls für Automobile wurde die BroadR-Reach-Technologie als Ethernet-Physical-Layer-Standard für die Connectivity entwickelt. Das BroadR-Reach Verfahren gestattet mehreren Fahrzeug-Bordsystemen gleichzeitig den Zugriff auf Informationen. Das geschieht über ungeschirmte Single-Twisted-Pair-Kabel.
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Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.