Single-Pair-Ethernet: Die Fertigungsautomatisierung antreiben

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In anlagenintensiven Branchen wie der Fertigung stellt das industrielle Internet der Dinge (IIoT) eine Verbindung zwischen physischen Objekten und digitalen Systemen an anderer Stelle im Unternehmen her. In der heutigen datengesteuerten Umgebung ermöglicht es Unternehmen, ihre eigenen Abläufe besser zu verstehen, was zu Innovation und anhaltender Prosperität führt. Die IIoT-Konnektivität bietet Fernüberwachung und -transparenz und kann in Kombination mit Technologien wie maschinellem Lernen fortschrittlichere Funktionen wie vorausschauende Wartung oder Erkenntnisse für Strategieentwicklungen erschließen.

Ein von Analog Devices in Auftrag gegebenes Thought Leadership Paper von Forrester hat eine Online-Umfrage unter 312 leitenden Führungskräften im Bereich der Fertigung enthalten, welche für die Definition der industriellen Konnektivitätsstrategie in ihren Unternehmen verantwortlich sind. Laut der Umfrage ist Konnektivität die Grundlage für die Erkenntnisse, welche Innovationen vorantreiben. Sie hat auch die technologischen Investitionen, die Unternehmen derzeit priorisieren, einem Vergleich unterzogen: In Abb. 1 sind einige der Ergebnisse dargestellt.

Wie Unternehmen ihre technologischen Investitionen priorisieren (aus dem von Analog Devices in Auftrag gegebenen Thought Leadership Paper „Nahtlose Konnektivität fördert industrielle Innovation“ von Forrester Consulting)

Abbildung 1: Wie Unternehmen ihre technologischen Investitionen priorisieren (aus dem von Analog Devices in Auftrag gegebenen Thought Leadership Paper „Nahtlose Konnektivität fördert industrielle Innovation“ von Forrester Consulting)

Unter anderem ist es interessant festzustellen, dass für Unternehmen mit mittlerer und hoher Reife die drahtgebundene Konnektivität eine etwas höhere Bedeutung hat als 5G und Wireless. Der entscheidende Punkt ist jedoch, dass die drahtgebundene Konnektivität insgesamt eines der kritischen Themen für solche Unternehmen ist – aber wie wird sie umgesetzt und wie wird sie sich in Zukunft ändern?

Simon Seereiner, Head of Product Management SAI & IE bei Weidmüller, erklärt: Mittlerweile nutzen wir IP-basierte Kommunikation so ziemlich überall – in Smartphones und auf unseren Computern, aber auch in Industrieanlagen. In den vergangenen 20 Jahren hat man immer mehr Ethernet-basierte Kommunikationsarchitekturen in industriellen Anwendungen wie Profinet, Ethernet IP und Ethercat implementiert.

All dies sind Ethernet-basierte Feldbussysteme. Bei der letzten Hürde, also auf Sensor-Aktor-Ebene, fehlt es jedoch an Konsistenz. Auf dieser Ebene verwenden wir noch Busarchitekturen wie Profibus, CAN und ASI. Dieses Problem wächst mit der IoT-basierten Industrie 4.0-Infrastruktur eines Unternehmens, bei der dichte Datenmengen von jedem Sensor auf jeder Maschine oder jedem Ausrüstungsgegenstand in der Fertigungsstätte erzeugt werden. Dafür sind mehrere Gateways zur Umwandlung von Ethernet-basierter Kommunikation erforderlich.

Im Gegensatz dazu besteht der heutige Ansatz darin, eine konsistente Konnektivität herzustellen, sodass eine IP-basierte Kommunikation auch auf der niedrigsten Sensor-Aktor-Ebene implementiert werden kann. Dies verspricht eine einfachere, einheitliche Netzwerklösung, welche die gesamte Infrastruktur der Fertigungsstätte abdeckt – ein Konzept, das bisher mit Ethernet-basierten Standard-Netzwerken, deren Anwendung in diesem Zusammenhang zu teuer und zu kompliziert war, nicht möglich war. Es wird jedoch jetzt mit einer zunehmend beliebten Version von Ethernet-Netzwerken erreicht, welche als Single-Pair-Ethernet (SPE) bezeichnet wird. Während SPE von der Kfz-Branche angetrieben wird, ist es in der Fertigungsautomatisierung gleichermaßen nützlich. Es ersetzt analoge Sensoren oder industrielle Bussysteme, insbesondere wenn es sich um Multiprotokollsysteme handelt.

SPE gibt es seit etwa 10 bis 12 Jahren, aber die Entwickler nehmen erst jetzt langsam seine Vorteile gegenüber herkömmlichem Ethernet wahr, das mindestens zwei Drahtpaare mit 100 MB und vier Drahtpaare für Gigabit-Kabel erfordert. Bei der SPE-Technologie wird nur ein Drahtpaar für die gleichen Übertragungsraten benötigt, was bedeutet, dass nur ein Viertel der Kupfermenge und nur ein Viertel der Verarbeitungszeit benötigt wird. Das spart nicht nur Platz, sondern auch viel Montageaufwand und Geld.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass das SPE-Kabel sowohl Strom als auch Daten übertragen kann. Das ist dank einer Technologie namens Power-over-Data-Line (PoDL) möglich, welche die Bereitstellung bis 60 W an einer Schnittstelle während der gleichzeitigen Datenübertragung (100 MB) über Entfernungen bis 1000 m ermöglicht. So können beispielsweise Sensorsysteme mit nur einem einzigen Zweidrahtkabel versorgt werden. Dadurch können solche Systeme einfach und kostengünstig in industriellen Anwendungen mit hoher Dichte eingerichtet werden, was wiederum dazu beiträgt, den Automatisierungs- und Vernetzungsgrad zu erhöhen und gleichzeitig Prozesse mit einem immer höheren Automatisierungsgrad zu implementieren.

Ein genauerer Blick auf die SPE-Vorteile

Im Vorstehenden haben wir gesehen, dass SPE ein IP-basierter Einzeltechnologie-Ersatz für ältere Systeme sein kann, die auf Sensoren und Aktoren basieren, welche über Feldbusverbindungen mit einem industriellen Ethernet-System verbunden sind. Hier sind einige Möglichkeiten, wie SPE die Herausforderungen des traditionelleren Ansatzes bewältigt:

Der erste Vorteil eines einfachen Twisted-Pair-Kabels sind zuverlässigere mechanische Steckverbinder. Anstatt die erforderlichen acht verschiedenen Leiter zur Signalübertragung werden nur zwei Leiter verwendet und es sind nur zwei physische Kontakte notwendig, damit das System funktioniert. Dies ermöglicht auch die Verwendung robusterer Steckverbinder, die stärkere mechanische Verbindungen erfordern, wie z. B. Mx-Steckverbinder, welche gegen Umwelteinflüsse abgedichtete Verbindungen bereitstellen können.

Der zweite Vorteil ist die deutliche Verringerung der Kabelgröße. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Kabeldichte beim Netzwerk-Routing, wodurch mehr Geräte gleichzeitig angeschlossen werden können (durch die Verlegung von einer größeren Anzahl von Kabeln in denselben Kabelkanälen). Eine kleinere Kabelgröße reduziert auch das Gewicht des Kabels, was eine einfachere Installation im Vergleich zu dickeren, schwereren Kabeln bedeutet. Dies erleichtert es den Bedienern auch, das Netzwerk anzupassen, da das Kabel leichter zu bewegen und zu handhaben ist.

Als Nächstes sind da die Kosten. Die verringerte Menge von Leitern in einem Kabel reduziert den Preis. Günstigere Kabel ermöglichen kostengünstigere Installationen, die Anreize für Industrieanlagen zur Modernisierung ihrer Netzwerke bieten.

Da ein Kabel nicht einfacher werden kann als ein einfaches Twisted-Pair-Kabel, wird eine solche Kabelinstallation höchstwahrscheinlich mit zukünftigen Änderungen am Netzwerk kompatibel sein.

Der vierte Vorteil ist die vereinfachte mechanische Konnektivität. Während ein solches Kabel mit starken, dedizierten Steckverbindern ausgestattet werden kann, können Entwickler dank der Verwendung von lediglich zwei Drähten jeden gewünschten Verbindungstyp mit Leichtigkeit wählen. Wenn zum Beispiel ein Sensorsystem, das Strom benötigt, und eine Netzwerkverbindung unglaublich klein wären, dann könnte ein Installateur ein Twisted-Pair-Kabel mit direkt gelöteten Verbindungen verbinden. Andernfalls können Reihenklemmen problemlos implementiert werden. Ein Installateur könnte auch ein Kabel-Crimp-System dazu verwenden, seinen eigenen benutzerdefinierten Stecker anzubringen, der zur betreffenden Hardware passt.

SPE-Standardisierung

Ethernet wird durch eine Reihe von IEEE 802.3-Standards definiert. Eine Teilgruppe davon definiert die SPE-Optionen. Dies sind IEEE 802.3 1000Base-T1, IEEE 802.3 100Base-T1 und IEEE 802.3 10Base-T1. Die Standards verwenden ein einfaches Twisted-Pair-Kabel, Unshielded-Twisted-Single-Pair (UTSP)-Kabel, Kategorie 6A, mit differentiellen Signalen, die im Vollduplex-Modus übertragen werden.

Signale zwischen zwei elektronischen SPE-Steuergeräten werden gleichzeitig in beide Richtungen übertragen. Sie überlappen sich und verlaufen auf dem SPE-Kabel in entgegengesetzten Richtungen. Da die jeweiligen Transceiver ihre Sendesignale kennen, können sie die Empfangssignale herausfiltern.

Die 1000Base-T1-Schnittstelle basiert auf BroadR-Reach und wurde von der IEEE-Arbeitsgruppe 802.3bp als Single-Pair-Ethernet (SPE) standardisiert. 1000Base-T1 entspricht bei seinen technischen Werten dem klassischen Ethernet. Somit bleiben das Rahmenformat und die minimale und maximale Rahmenlänge erhalten. Die Fehlerrate beträgt 10−1010-10 und die Datenrate ist 1 GB/s. Der Standard kann mit Autonegotiation und Brückenabständen bis 15 m (1000Base-T1A) oder 45 m (1000Base-T1B) arbeiten, wie sie in Bussen und Lastwagen zu finden sind. Als Modulationsverfahren verwendet 1000Base-T1 die mehrwertige Pulsamplitudenmodulation PAM3.

Die IEEE-Arbeitsgruppe 802.3bu hat ein Verfahren für 1000Base-T1 zur Übertragung von Versorgungsspannungen über das STP-Kabel unter der Bezeichnung PoDL (Power-over-Data-Lines) standardisiert.

ISO/IEC JTC1 SC25 WG3 definiert die für den Standard erforderliche Verkabelung und stützt sich wiederum auf Bauelement-Standards für Kabel und Steckverbinder, die in IEC-Standardisierungsgruppen erstellt wurden. Im Rahmen der Einführung von SPE wurden bereits mehrere Standards veröffentlicht.

IEEE 802.3bp 1000 BASE-T1 „Spezifikationen für den Physical Layer und Verwaltungsparameter für den 1 GB/s-Betrieb über ein einfaches Twisted-Pair-Kupferkabel“ definiert die einfache Twisted-Pair-Übertragung über einen 15 m langen UTP-Kanal (Typ A, ungeschirmt) und einen 40 m langen STP-Kanal (Typ B, geschirmt). Beide Kanäle sind für eine Bandbreite von 600 MHz ausgelegt, können bis zu vier Steckverbinder enthalten und garantieren eine Übertragungsleistung von 1 GB/s.

Der großflächige Einsatz und die erfolgreiche Vermarktung von SPE hängen von der vollständigen Kompatibilität zwischen allen Geräten, Kabeln und Steckverbindern ab. In der internationalen Standardisierungsauswahl haben sich zwei Steckgesichter durchgesetzt:

Das Steckgesicht nach IEC 63171-1 für die Gebäudeverkabelung: Dies basiert auf einer Empfehlung von CommScope und ist unter dem Synonym Variante 1 (LC-Stil) für M₁I₁C₁E₁-Umgebungen bekannt.
Das Steckgesicht nach IEC 61076-3-125 wird für industrielle und branchenbezogene Anwendungen empfohlen: Dies basiert auf einem Vorschlag von Harting, der speziell für den Einsatz unter Umgebungsbedingungen bis M₃I₃C₃E₃ entwickelt wurde und als Variante 2 (industrieller Stil) bekannt ist.

MICE beschreibt Umgebungsbedingungen für Installationen und gibt Planern und Anwendern wertvolle Hinweise zur Spezifikation von technischen Anlagen und Verkabelungssystemen. Dies beinhaltet eine Beschreibung der Anforderungen an ihre mechanische Robustheit (M), den IPxx-Grad (I), die chemische und klimatische Beständigkeit (C) und die elektromagnetische Sicherheit (E). Im weitesten Sinne beschreibt M₁I₁C₁E₁ die Art von Umgebung, die sich beispielsweise in einem Bürogebäude befindet, und M₃I₃C₃E₃ eine anspruchsvollere Umgebung, die möglicherweise in der Industrie oder im Freien auftreten kann.

Basierend auf dem im Standard definierten Steckgesicht bereitet Harting ein umfassendes Produktportfolio für die Industrie vor. Prototypen dieses Steckgesichts wurden erstmals vor rund zwei Jahren auf der SPS 2016 zusammen mit den beiden weiteren Steckverbindern ix Industrial und M8 D-Code vorgestellt. Nach der Standardisierung des ix Industrial von Harting ist dies nun der zweite Steckverbinder, der zum Industriestandard wird.

Abbildung 2: Modularer SPE-Steckverbinder von HARTING gemäß IEC63171-6

Spezifikation von Schlüsselbauelementen

Kabel: Basierend auf der erforderlichen Übertragungsgeschwindigkeit und Verbindungslänge stehen zwei standardisierte Grundtypen von SPE-Kabeln zur Verfügung. Für 10 MB/s-Netzwerke bis zu einer Kabellänge von 1000 Metern legen die folgenden Standards das Kabeldesign fest:

IEC 61156-13-SPE Datenkabel bis 20 MHz-Bandbreite für feste Installation
IEC 61156-14-SPE Datenkabel bis 20 MHz-Bandbreite für flexible Installation

Für ein GB/s-Netzwerk bis 40 Meter stehen diese Standards zur Verfügung:

IEC 61156-11-SPE Datenkabel bis 600 MHz-Bandbreite für feste Installation

IEC 61156-12-SPE Datenkabel bis 600 MHz-Bandbreite für flexible Installation

Alle diese Kabel sind geschirmt, sodass die den erforderlichen Übersprechwiderstand für die 40 Meter 1GBASE-T1 und 1000 Meter 10BASE-T1L bieten. Siehe dazu Abb. 2. Je nach Anwendungsfall sind unterschiedliche Kabelmantelmaterialien möglich. Der Kupferquerschnitt des Kabels muss entsprechend der erforderlichen Verbindungslänge und der PoDL-Anforderung ausgewählt werden. 26 AWG- und 22 AWG-Drähte werden in der Regel für Verbindungslängen bis 20 m bzw. 40 m verwendet. Für längere Verbindungslängen bis 1000 m müssen 16 AWG- oder 18 AWG-Kabel verwendet werden.

Abbildung 2: Design für ein typisches SPE-Kabel (1. Kupferdraht, 2. Drahtisolierung, 3. Abschirmfolie, 4. Abschirmgeflecht, 5. Kabelmantel)

Um eine Übertragungsrate von 1 Gigabit pro Sekunde über ein einzelnes Paar zu realisieren, definieren die Standards hohe elektrische Eigenschaften für ein SPE-Kabel.

Dazu gehören die S-Parameter Einfügungsdämpfung (IL), Rückflussdämpfung (RL) und Fremd-Übersprechen (AXT) über einen Frequenzbereich bis 600 MHz.

Die Folienabschirmung bietet eine hohe Abschirmwirkung gegen hochfrequente elektromagnetische Felder. Die Geflechtabschirmung dient zur mechanischen Stabilisierung und Abschirmung von niederfrequenten elektromagnetischen Feldern. Die Wirkung eines Geflechts hängt von der Dicke einzelner Drähte und vom Abdeckungsgrad ab. SPE-Kabel für industrielle Umgebungen sollten eine Abdeckung von mindestens 85 % bieten. Das Geflecht eines Kabels definiert auch hauptsächlich die Werte für die Übertragungsimpedanz einer Kabelabschirmung.

Die Abschirmwirkung eines Kabels entfaltet sich in beide Richtungen, was bedeutet, dass die Abschirmdämpfung sowohl die Abstrahlung von Störungen des Kabelsignals als auch Störungen anderer von außen auf das Kabel wirkender Geräte reduziert.

Steckverbinder: SPE benötigt völlig neue Arten von Steckverbindern. Diese Steckverbinder sind kleiner als der typische RJ45 und bieten die gleiche Robustheit wie die häufig verwendeten M12D- und X-Code-Steckverbinder für Industrieanwendungen. Diese neue SPE-Schnittstelle ist im Standard IEC 63171-6 definiert und umfasst verschiedene M8/M12-Versionen für sehr raue Industrieanwendungen und eine IP20-Schnittstelle für Anwendungen im Schrank. Alle diese Arten von Steckverbindern basieren auf den gleichen Steckverbindereinsätzen und verwenden ein robustes Stift- und Buchsenkontaktsystem. Dieses modulare Designkonzept mit identischen Klemmeneinsätzen in allen Versionen ermöglicht das Zusammenstecken von IP20-Steckverbindern mit IP65/67-Buchsen für Test- oder Einrichtungszwecke.

Diese Baureihe an SPE-Steckverbindern ist für 60 V DC/4 A bei 60 °C ausgelegt und erfüllt die Anforderungen für alle PoDL-Klassen. Für raue Industrieumgebungen mit starker EMV-Störung verfügt der Steckverbinder über ein 360°-Abschirmgehäuse, um die Abschirmverbindung von der Kabelabschirmung zur Leiterplatte mit vier Abschirmstiften zu gewährleisten. Diese Durchgangsloch-Reflow (THR)-Lötstifte bieten auch eine robuste Verbindung zwischen den Buchsen und der Leiterplatte. Das Design des Steckgesichts ist symmetrisch und die Kontakte sind parallel zur identischen Kontaktlänge angeordnet. Die HF-konforme verbundene Technologie ermöglicht Signalübertragungen bis 1000BASE T1.

Abbildung 3: Verschiedene empfohlene SPE-Steckverbinder nach IEC 63171-6

Filtertopologien: Die MDI [medienunabhängige Schnittstelle] stellt die Verbindung zwischen dem Kabel und dem physikalischen Medium – dem PHY-Chip – her, der aus Datensignalen Bits erzeugt und sie zur weiteren Verarbeitung weiterleitet.

Die passiven Bauelemente der MDI haben verschiedene Aufgaben wie die korrekte Weiterleitung von Datensignalen, die Signalentstörung und die galvanische Trennung oder den Transport von elektrischer Energie bis 60 W bei PoDL.

Um eine fehlerfreie Datenkommunikation zu gewährleisten, wurden in verschiedenen IEEE 802.3-Standards Grenzwerte für Rückflussdämpfung und Modusumwandlungsverlust definiert. Abbildung 4 veranschaulicht die MDI-Grenzwerte für 10BASE-T1 gemäß IEEE 802.3cg und 100BASE-T1 gemäß IEEE 802.3bw.

Abbildung 4: Grenzwerte für Rückflussdämpfung und Modusumwandlung für MDI 10BASE-T1 (Schwarz) und 100BASE-T1 (Grau)

Beispiele für SPE-Bauelemente

Microchip LAN8670/1/2^vi ist ein leistungsstarker 10BASE-T1S-Single-Pair-Ethernet-PHY-Transceiver für 10 MB/s-Halbduplex-Netzwerke über ein einzelnes Steckverbinderpaar. Die Verwendung der Standard-Ethernet-Technologie in Sensor-/Aktor-Netzwerken reduziert die Anwendungskosten, indem Gateways eliminiert werden, die bei älteren Netzwerktechnologien erforderlich sind. Die Möglichkeit, mehrere PHYs an ein gemeinsames Mischsegment anzuschließen, spart Implementierungskosten, da Verkabelungs- und Schaltanschlüsse reduziert werden. Der LAN8670 wurde für den Einsatz in äußerst zuverlässigen, kostensensitiven Industrie-, Backplane- und Sensor-/Aktor-Anwendungen für die Gebäudeautomatisierung entwickelt.

Beachten Sie, dass der Transceiver über die volle 10BASE-T1S-Funktion verfügt. IEEE 802.3cg 10BASE-T1S (10 MB/s) ist ein etwas anderer Typ von Single-Pair-Ethernet. Es profitiert nicht nur von der Verwendung eines einfachen Twisted-Pair-Drahtes, sondern bietet zusätzlich zur herkömmlichen Punkt-zu-Punkt-Schaltung auch Bus-Topologie-Konnektivität. Die Verbindung von Geräten an einen gemeinsamen Bus bietet weitere Reduktionen der Systemkosten, indem die Anzahl der benötigten PHYs und Verkabelungen im Netzwerk reduziert wird. Über den gemeinsam genutzten 10 MB/s-Bus von einer Länge bis zu mindestens 25 m können bis zu mindestens 8 Geräte (PHYs) unterstützt werden.

10BASE-T1S ist auch deterministisch, indem Kollisionen von Geräten, die gleichzeitig versuchen, auf dem Bus zu übertragen, durch ein Verfahren, das als PLCA (Physical Layer-Kollisionsvermeidung) bekannt ist, von Natur aus vermieden werden.

Abbildung 5: Architektur des 10BASE-T1S

Der ADIN1110 von Analog Devices ist ein 10BASE-T1L-Transceiver-Design mit äußerst niedriger Leistungsaufnahme und einem Anschluss für industrielle Ethernet-Anwendungen und entspricht dem IEEE® 802.3cg-2019™-Ethernet-Standard für 10 MB/s-SPE mit großer Reichweite. Er verfügt über eine integrierte Schnittstelle für die Medienzugriffssteuerung (MAC) und ermöglicht eine direkte Konnektivität mit einer Vielzahl von Host-Controllern über eine serielle 4-Draht-Peripherieschnittstelle (SPI).

Diese SPI ermöglicht die Verwendung von Prozessoren mit einer niedrigen Leistungsaufnahme ohne integrierter MAC, was für den geringsten Stromverbrauch auf Systemebene sorgt. Die SPI kann so konfiguriert werden, dass das Open-Alliance-SPI-Protokoll oder ein generisches SPI-Protokoll verwendet wird. Dank des programmierbaren Sendepegels, der externen Abschlusswiderstände und der unabhängigen Empfangs- und Sendepins ist das Gerät für Eigensicherheitsanwendungen geeignet. Es wird in Anwendungen wie Feldgeräte, Gebäudeautomatisierung und Brandschutz, Fertigungsautomatisierung, Edge-Sensoren und Aktoren, Zustandsüberwachung und Maschinenkonnektivität eingesetzt.

Abbildung 6: Äußerst stromsparender 10BASE-T1L-Transceiver der Baureihe ADIN1110 von Analog Devices mit einem Anschluss

Single-Pair-Ethernet-Signaltransformatoren von Würth Elektronik verfügen über die superkompakte Baureihe WE-STST mit Transformatoren, die nur 4,7 mm x 3,22 mm x 2,9 mm (L x B x H) groß sind. Diese Geräte werden maschinell hergestellt und bieten eine Isolationsspannung von 1,5 kV und eine offene Induktivität (OCL) von 350 µH gemäß IEEE 802.3. Sie verfügen über einen Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis +105 °C. Zu den typischen Anwendungen für WE-STST-Transformatoren von Würth Elektronik gehören Ethernet 10/100/1000 Base-T, Ethernet 2.5/5G und 10G Base-T, Single-Pair-Ethernet, Ultraschallsensoren und G.fast.

Der WE-STST bietet eine diskrete Lösung für Ethernet-Designs. Dies kann im Vergleich zu einzelnen Transformatorlösungen mit Ringkernen über 50 % Platz auf der Leiterplatte einsparen und bietet gleichzeitig die Möglichkeit hoher Übertragungsraten. Seine innovative automatisierte Produktion reduziert elektrische Abweichungen und erhöht die Zuverlässigkeit sowie die Qualität.

Abbildung 7: Winziger Ethernet- und LAN-Transformator von Würth Elektronik

IP20- und IP67-Patchkabel von Weidmüller, die auch für die freie Feldkopplung verwendet werden, unterstützen PoDL. Diese Kabel können zu SPE-Installationen beitragen und ermöglichen eine einheitliche Ethernet-basierte Kommunikation vom Sensor zur Cloud. Sie sind dank Reichweiten bis 1.000 m und Übertragungseigenschaften bis 1 GB/s anwendungsübergreifend einsetzbar

Abb. 8 unten zeigt ein Beispiel für eines dieser Patchkabel, das mit folgender Beschreibung angeboten wird: Stecker nach IEC 63171-2, SPE-Stecker (IEC 63171-2) – IP20-Buchse gerade, Stecker nach IEC 63171-2, SPE-Stecker (IEC 63171-2) – IP20-Buchse gerade, T1-B, PVC, 1 m.

Abbildung 8: WEIDMÜLLER 2725850010 Ethernet-Kabel, SPE-Buchse zu SPE-Buchse, STP (Shielded-Twisted-Pair), schwarz, 1 m

Die Steckverbinder der Baureihe T1 von HARTING verfügen über ein international genormtes Steckgesicht gemäß IEC 63171-6. Mit ihnen lassen sich zukunftssichere und standardisierte Single-Pair-Ethernet (SPE)-Kommunikationsnetzwerke mit standardisierter Verkabelung nach ISO/IEC 11801 und TIA 42 aufbauen.

Sie wurden für industrielle Anwendungen bei Umgebungsbedingungen bis zu M₃I₃C₃E₃ entwickelt (siehe die Definition von MICE oben unter „SPE-Standardisierung“) und erfüllen alle IEEE 802.3-Anforderungen für SPE. Sie haben ein robustes Industriedesign mit 360°-Abschirmung, Sperrhebelschutz und hohen Steckzyklen.

: SPE-Buchse von HARTING, 1 x 1 (Anschluss), 2P2C, IP20, Durchsteckmontage – Teil der industriellen Steckverbinder der Baureihe T1 von HARTING

Abbildung 9: SPE-Buchse von HARTING,, 1 x 1 (Anschluss), 2P2C, IP20, Durchsteckmontage – Teil der industriellen Steckverbinder der Baureihe T1 von HARTING

Eine sichere und koordinierte Zukunft für Single-Pair-Internet

Die Zukunft von SPE wird vom SPE Industrial Partner Network gesteuert, das die Qualitätssicherung für eine einheitliche und koordinierte Infrastruktur bietet, die den festgelegten Standards entspricht. Die sieben Marken HARTING, TE Connectivity, HIROSE, Würth Elektronik, LEONI, Murrelektronik und Softing IT Networks bilden die Gründungsmitglieder des SPE Industrial Partner Network ^viii.

So beschreiben sie sich selbst: „Unser starkes Partnernetzwerk unterstützt einvernehmlich die industrielle Schnittstelle T1 nach IEC 63171-6 als einheitliche medienabhängige Schnittstelle (MDI) im Sinne von ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 und TIA42 im Jahr 2018.

Um die zuverlässige Etablierung des gesamten zukünftigen SPE-Ökosystems zu gewährleisten, werden auch Standards für Übertragungsprotokolle, Verkabelung und Gerätebauelemente gemeinsam unterstützt. Daher herrscht ein reger Austausch zwischen allen Mitgliedern des Partnerprogramms sowie ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 und eine intensive Zusammenarbeit mit IEEE 802.3 und IEC SC46C für einheitliche Übertragungsstandards und Kupferdatenkabel.“