Industrielle Kommunikation SPE und Ethernet-APL im Vormarsch

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Single Pair Ethernet (SPE) und Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet-APL) sind fortschrittliche Technologien, die eine nahtlose Ethernet-Kommunikation bis in die Feldebene ermöglichen. Die jüngsten Fortschritte bei der Normierung sowie erfolgreiche Markteinführungen ebnen den Weg für eine breite Anwendung dieser Technologien.

Single Pair Ethernet (SPE) ermöglicht eine deutlich vereinfachte Verkabelung, da nur ein Adernpaar zur Übertragung von Energie und Daten benötigt wird. Diese Eigenschaft macht SPE besonders geeignet für kompakte Geräte, platzsparende Installationen und flexible Netzwerkkonzepte. Allerdings wurde die Verbreitung bislang durch die Vielzahl inkompatibler Steckverbinder erschwert. Obwohl die Normenreihe IEC 63171 verschiedene Ausführungen definiert, führte die fehlende Kompatibilität zu erheblichen Hürden bei der Entwicklung von Infrastruktur- und Endgeräten.

Ein wichtiger Fortschritt ist nun erreicht. «SPE hat in den letzten Monaten wieder Drive bekommen», berichtet Ralf Moebus, Leiter des Produktmanagements für industrielle Kommunikation bei Lapp. Er erklärt: «Die Profinet Nutzerorganisation (PI) hat sich gemeinsam mit ihren Mitgliedsunternehmen endlich auf einen einheitlichen Steckverbinder für SPE festgelegt.» Als Grundlage dient das Steckgesicht IEC 63171-7, ein robuster M12-Hybridsteckverbinder, der ursprünglich für IP67-Anwendungen entwickelt wurde und dessen SPE-Datencontainer künftig auch im IP20-Bereich zum Einsatz kommen soll. Aktuell wird dieser Standard in die Planungsrichtlinien von Profinet integriert und soll im Jahr 2025 in die IEC-Normen aufgenommen werden. Diese Vereinheitlichung schafft erstmals die dringend benötigte Planungssicherheit für Hersteller und Anwender. Nach Abschluss der Normung wird mit der Markteinführung erster Endgeräte und Infrastrukturkomponenten gerechnet – ein entscheidender Schritt in Richtung breiter industrieller Anwendung.

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Lapp, Weltmarktführer für integrierte Lösungen und Markenprodukte im Bereich der Kabel- und Verbindungstechnologie, bringt sich aktiv in diesen Prozess ein. Das Unternehmen engagiert sich in den relevanten Normungsgremien und baut ein umfassendes SPE-Portfolio auf, das von Leitungen über Steckverbinder bis hin zu Industrial-Ethernet-Switches reicht. Das Ziel besteht darin, die flächendeckende Einführung von SPE in der industriellen Automatisierung entscheidend voranzutreiben.

Prozessindustrie im Wandel: Ethernet-APL bringt IP-Kommunikation ins Feld

Parallel zu SPE entwickelt sich Ethernet-APL als Lösung für die speziellen Anforderungen der Prozessindustrie. Basierend auf Single Pair Ethernet erweitert APL die Technologie um intrinsische Sicherheit (gemäss IEC TS 60079-47) und ermöglicht Datenübertragungen mit bis zu 10 Mbit/s über Strecken bis 1000 Meter. Gleichzeitig erfolgt die Energieversorgung der Feldgeräte über dieselbe Leitung. In Greenfield-Projekten – also neuen Anlagen – wird Ethernet-APL bereits erfolgreich eingeplant. Hier können geprüfte und freigegebene APL-Komponenten von Anfang an eingesetzt werden. Trotz leicht erhöhter Anschaffungskosten im Vergleich zu klassischen Systemen wie 4–20 mA/HART bietet Ethernet-APL deutliche Vorteile: eine schnellere Amortisation durch bessere Fernwartungsmöglichkeiten sowie eine vereinfachte Planung. Durch den Einsatz von 2-WISE-konformen Feldgeräten und passiven Komponenten entfällt die aufwändige Berechnung der Eigensicherheitsparameter vollständig.

Anders gestaltet sich die Situation im Brownfield: Bestehende Verkabelungsinfrastrukturen entsprechen oft nicht den strengen Anforderungen von Ethernet-APL hinsichtlich Kapazität, Induktivität und Schirmung. Eine sorgfältige Qualifizierung der Bestandskabel mit speziellem Messequipment ist erforderlich. Liegen die Parameter ausserhalb der Toleranz, sind reduzierte Übertragungslängen oder sogar eine vollständige Neuverkabelung notwendig.

Trotz dieser Herausforderungen zeigt sich: Ethernet-APL bietet eine zukunftsfähige Lösung für die Prozessindustrie, die langfristig eine durchgängige IP-Kommunikation bis in explosionsgefährdete Bereiche ermöglicht. «Das grössere Thema für unsere Kunden ist aus unserer Erfahrung aktuell die Aufbereitung bestehender Verkabelung und nicht der Neuaufbau, denn es gibt viele Bestandsgebäude, die nachgerüstet werden», erklärt Christian Illenseer, Product Manager Industrial Communication und Ethernet APL-Experte bei Lapp. «Für deren Prüfung bedarf es hochkomplexer Geräte, damit eine erfolgreiche APL-Kommunikation gewährleistet werden kann.»

Von der Leitung bis zur Schulung: Lapp als Partner für SPE und APL

Lapp unterstützt Unternehmen bei der Implementierung dieser neuen Technologien mit einem umfassenden Portfolio:

• Etherline T1: Single Pair Ethernet-Leitungen für feste und flexible Anwendungen sowie grosse Distanzen.

• Etherline T1L: Speziell entwickelte Leitungen für Ethernet-APL, zertifiziert nach internationalen Normen und ausgelegt auf hohe mechanische Belastbarkeit und einfaches Handling (Fast Connect).

Darüber hinaus bietet Lapp Schulungen, Planungsunterstützung und individuelle Beratung an, um die Integration von SPE und Ethernet-APL in bestehende und neue Anlagen optimal umzusetzen. «Zum Beispiel in unserem neuen Lapp Exploration Center am Standort in Stuttgart», so Ralf Moebus. Hier haben wir die Möglichkeit Kunden und Anwender an unseren Standort einzuladen und sie beispielsweise einen kompletten Tag lang zu den Themen SPE und APL zu schulen und uns auf fachlicher Ebene auszutauschen.»

Single Pair Ethernet System Alliance

Endress+Hauser: Beitritt zur SPE System Alliance

Technologievorsprung sichern durch rechtzeitige Implementierung

Die Festlegung auf ein einheitliches Steckgesicht bei SPE sowie der wachsende Einsatz von Ethernet-APL in der Prozessindustrie schaffen die Voraussetzungen für eine weitreichende Marktdurchdringung. Unternehmen, die frühzeitig auf diese zukunftsweisenden Technologien setzen, legen das Fundament für leistungsstarke, skalierbare und zukunftssichere Kommunikationsnetze. Damit verschaffen sie sich klare Wettbewerbsvorteile in einer zunehmend digitalisierten Industrie. Ralf Moebus und sein Team erwarten den grossen Durchbruch für das Jahr 2026, wenn eine breitere Verfügbarkeit von Geräten und Infrastruktur gewährleistet sein wird. «Wir merken, dass sich die Anwender gerade informieren», fasst Ralf Moebus zusammen. «Maschinenbauer wollen genau wissen, wo und wie SPE eingesetzt wird und dann steht Lapp selbstverständlich mit umfassender Expertise zur Stelle. Unsere Kunden können die Technologie sofort implementieren.»

Bilddaten in industrieller Anwendung

Zuverlässigkeit und Leistungsstärke bei der Daten-Übertragung sichern

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