Daten mit Power
Single Pair Ethernet – Power inklusive!
Single Pair Ethernet bietet bereits von Beginn an umfangreiche Optionen für die Stromversorgung. Welche neuen Möglichkeiten PoDL (Power over Data Line) oder Hybridsteckverbinder eröffnen, erläutert Ralf Moebus, Leiter Produktmanagement Automation von Lapp.
Seit der Einführung von Ethernet in der Produktion lassen sich sehr leistungsfähige und flexible Datennetzwerke aufbauen. Dies ermöglicht es heute, viel mehr Daten aus der Produktion verfügbar zu machen. Die Möglichkeiten, die diese Daten in Verbindung mit intelligenter Verarbeitung bieten, werden gerade erst entdeckt. Sie bilden die Grundlage, um die Produktivität zu erhöhen, können Stillstandzeiten durch vorbeugende Wartung reduzieren oder auch bei der Umsetzung von Nachhaltigkeitszielen durch konsequentes Energie-Monitoring unterstützen – um nur einige Beispiele zu nennen.
In der Durchgängigkeit dieses Datennetzwerks gab es bislang allerdings noch eine Lücke: die unterste Feldebene. Einer der Gründe dafür ist, dass die direkte Implementierung von Ethernet in Sensoren und Aktoren bisher zu teuer oder der Anschlussaufwand zu hoch waren. Mit Single Pair Ethernet steht nun erstmals eine Technologie zur Verfügung, welche eine vollständige Durchgängigkeit ermöglicht. Mit nur einem Adernpaar im Kabel – vormals waren bis zu vier Adernpaare notwendig (!) – ist eine wirtschaftliche sowie aufwandsarme Anbindung zu schaffen.
Daten mit Power
Aber allein die Daten von und zu den Teilnehmern zu übertragen, reicht noch nicht aus. Sie müssen auch mit Strom versorgt werden. Um die Wirtschaftlichkeit noch weiter zu steigern, lohnt es sich also, auch die Stromversorgung der Endgeräte zu betrachten.
Hierfür gibt es grundsätzlich drei Möglichkeiten:
- Daten und Power separat: Es wird eine Leitung für Daten und eine Leitung für Power verwendet. Vorteil: Stromversorgung steht unabhängig vom Datennetzwerk zur Verfügung.
- Power über die Datenleitung: Die Stromversorgung wird über die gleichen Adern wie die Daten übertragen. Vorteil: Höchste Platzersparnis, Einsprung bei Leitungen und Steckverbindern. Nur ein Stecker: Schneller Gerätetausch.
- Hybrid: Innerhalb derselben Leitung stehen separate Adern für Daten und Power zu Verfügung. Vorteil: Platzersparnis, hohe Leistungen übertragbar. Nur ein Stecker: Schneller Gerätetausch.
Da die separate Spannungsversorgung in der Industrie heute die überwiegende Art der Versorgung ist, soll hier auf die beiden Versorgungskonzepte mittels Datenleitungen beziehungsweise Hybridleitungen eingegangen werden.
Versorgung über die Datenleitung
Eine Stromversorgung über Ethernet-Leitungen ist heute bereits in vielen Anwendungen zu finden und unter dem Begriff PoE (Power over Ethernet) bekannt. Während in Gebäuden beispielsweise WiFi Access Points oder Überwachungskameras über PoE versorgt werden, hat sich die Technologie in Produktionsanlagen aber nur vereinzelt durchgesetzt. Hier sind es überwiegend Industriekameras, die beispielsweise zur Qualitätsüberwachung im Produktionsprozess eingesetzt werden. Der Großteil der industriellen Ethernet-Geräte, wie SPS, dezentrale EA-Systeme oder Sensoren und Aktoren verfügen aktuell über keine Versorgung per PoE. Die Gründe hierfür lassen sich nur vermuten. Teilnehmer wie SPS und dezentrale EA-Systeme sind oft im Schaltschrank verbaut, wo Netzteile in direkter Nähe montiert sind und der zusätzliche Verkabelungsaufwand für eine separate Stromversorgung gering ist.
Hinzu kommt: Aktoren benötigen meistens mehr Energie als sie PoE liefern kann – hier ist eher ein hybrider Ansatz interessant. Bleiben also noch die Sensoren. Bei diesen ist die Versorgung über die Datenleitung besonders gut geeignet. Sensoren sind außerhalb des Schaltschranks montiert, wodurch höhere Distanzen zur Stromeinspeisung zu überbrücken sind. Die Leistung von PoE reicht aus.
Für die Sensorik-Kommunikation wird – wie anfangs erwähnt – Single Pair Ethernet künftig das bevorzugte Medium sein. Bei SPE ist die Versorgung per Datenleitung von Anfang an mit berücksichtigt worden.
Auf Seite 2 lesen Sie, wie PoDL und der hybride Ansatz konzipiert sind.
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