SPE-Kommunikationsmodul macht es möglich

Single Pair Ethernet bereits heute implementieren

28. September 2022, 12:00 Uhr | Von Björn Engelbert*, Perinet; und Kerstin Lux**, Metz Connect
SPE-Kommunikationsmodul
periCORE-Kommunikationsmodul
© Perinet

Sensoren direkt netzwerkfähig zu machen über Single Pair Ethernet, das ist bereits heute – und mit überschaubaren Aufwand – möglich! Herzstück der Anwendung ist eine sehr kleine Kernplatine.

Single Pair Ethernet (SPE) wird oft nur auf theoretischer Ebene diskutiert. Dabei lohnt es sich, zum Beispiel im Rahmen einer Digitalisierungsstrategie die Feldebene mit praktischen Lösungen schnellstmöglich netzwerkfähig zu machen.

Die Herausforderung: Eine Kommunikation mit Sensoren oder Aktoren im Feld über das Netzwerk ist heute noch nicht weit verbreitet, da diese Komponenten in der Regel über Feldbus-Schnittstellen oder eine analoge Schnittstelle verfügen und somit nicht grundsätzlich netzwerkfähig sind.

Der Ansatz von Perinet ist es daher, über Single Pair Ethernet diese Sensoren zum intelligenten Bestandteil der IT-Infrastruktur zu machen. Die Sensoren werden dadurch direkt netzwerkfähig, ohne der Notwendigkeit einer zusätzlichen Protokollwandlung. So kann sich beispielsweise ein Sensor, der aktuell hunderte Male über das System zu seinem Zustand befragt wird, in Zukunft selbst melden, wenn zum Beispiel ein Grenzwert in der Anwendung überschritten wird. Die Komplexität bzw. Netzwerklast nimmt dadurch drastisch ab.

Und so funktioniert’s:

Das System von Perinet basiert auf hybridem SinglePairEthernet und ermöglicht die direkte, vollverschlüsselte Kommunikation zwischen der Datendrehscheibe im Unternehmen und jedem einzelnen Sensor bzw. Aktor im Feld (alle nachfolgenden Ausführungen gelten immer auch für Aktoren).

Ein wesentlicher Bestandteil ist das periCORE-SPE-Kommunikationsmodul: 

Es ermöglicht den Zugang zu allen relevanten Prozessdaten. Mit diesem weltweit ersten Single-Pair-Ethernet-Modul können Anwender in der Industrie und Gebäudeautomation vormals analoge Sensoren direkt in IIoT- und IoT-Systeme integrieren.

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SPE bereits heute implementieren

SPE-Kommunikationsmodul
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Daughter Boards mit kompakter Anschlusstechnik
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periCORE Development Kit
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Unter anderem vereinfacht das SPE-Modul die Einbindung neuer Sensoren in die IT-Infrastruktur und ermöglicht die Überbrückung großer Distanzen, beispielsweise wenn sich Sensoren weit weg befinden. Dabei kann die bereits bestehende Infrastruktur weiter genutzt werden. Zudem lassen sich über SPE viel mehr Daten übertragen, da die Bandbreite einer Ethernet-Infrastruktur weit über der von Feldbussen liegt.

Es können aber nicht nur die Daten vom Sensor zur Steuerung weitergegeben werden – auch der umgekehrte Weg ist möglich, um an den Sensor beispielsweise Konfigurationsdaten zu übertragen.

Development Kit – inklusive Referenzanwendung

Das „periCORE“-Development Kit erlaubt das einfache Design-In des „periCORE“-Moduls in unterschiedlichste Sensoren und Aktoren, unabhängig von Typ und Hersteller. Das Development Kit wurde speziell für das periCORE-Modul zur Implementierung der SPE-Technologie in Feldgeräte entwickelt. Es umfasst neben den vielfältigen Schnittstellen alle notwendigen Bestandteile für eine schnelle und effiziente Programmierung, um ein Entwicklungsprojekt umzusetzen.

Unter anderem ist auch eine Referenzanwendung enthalten, die dem Nutzer sowohl den thematischen Einstieg als auch die individuelle Anpassung erleichtert.

Das Kit beinhaltet u. a. das Development Board und auswechselbare Daughter Boards zur Entwicklung kundenspezifischer Schnittstellen für dedizierte Sensoren und Aktoren. Den Einsatz in der Gebäudeautomation ermöglicht eine entsprechende Adapterkarte. Die Daughter-Board-Erweiterungen des Development Kits basieren auf Steckverbindern führender Hersteller. Unter anderem kommen die Federkraftklemmen des Typs „SM/SR99“ von Metz Connect zum Einsatz; diese dienen als Basis für kostengünstige und kompakte Anschlusslösungen. Im periCORE Development Kit  sind diese Klemmen auf den Schnittstellenplatinen verbaut und erlauben die Entwicklung von kosteneffizienten Daisy-Chain-Konfigurationen.

Entwickler auf Seiten der Sensor-OEMs können mit dem Development Kit ihre passiven Produkte einfach und schnell in aktive Netzwerkteilnehmer transformieren und somit für die Digitalisierung aufrüsten. Das Projektmanagement profitiert von kurzen Projektzyklen und einer geringen Ressourcenbindung. Das „periCORE“-Development Kit wurde für den diesjährigen „embedded award 2022“ (Kategorie „Tools“) nominiert und hat hier den dritten Platz erreicht.

Push-in-Einzelklemmen für SPE-Module

Mit den flexibel platzierbaren und kompakten Einzelklemmen „SM99S“ und „SR99S“ bietet Metz Connect eine Anschlusslösung, um den begrenzten Bauraum auf den Leiterplatten optimal zu nutzen. Die Farbgebung der Klemme spiegelt die SPE-Kabelfarbkodierung wider. Für die Anwendung bietet die Kabelfarbkodierung den Vorteil eines schnellen und fehlerfreien Anschlusses.

Die Klemmen haben eine sehr kompakte Bauform von 5,8 mm x 6,6 mm x 14,5 mm (BxHxT) für Anschluss-Querschnitte von 0,2 mm² bis zu 1,5 mm² und einen Nennstrom von 9 A. Durch die Push-in-Technik für die Drahteinführung und den großen Fingerdrücker für die Drahtentriegelung besitzen sie den perfekten Bedienkomfort. Außerdem bieten sie eine sehr hohe Anschlusssicherheit durch ihre Drahtanschlussanzeige und einen Prüfabgriff zur Durchgangsprüfung.

Die nach „JEDEC 20 MSL 1“ reflowfähigen und Tape & Reel-verpackten Federkraftklemmen SM99S und SR99S bieten hohe Flexibilität hinsichtlich des Leiterplatten-Designs, da sie als Einzelpole frei auf der Leiterplatte platziert werden können. Sie sind als SMT- und THR-Ausführung verfügbar und können in nahezu allen Applikationen in der Industrie- und Gebäudeautomation eingesetzt werden.

 

Über Perinet:

Die Kernkompetenz ist die Entwicklung und Produktion von Komponenten für industriespezifische und gewerbliche Anwendungen in Produktionsanlagen und der Gebäudeautomatisierung. Perinet bietet sowohl Komponenten für die Nachrüstung existierender Sensorik und Aktorik als auch ein Netzwerkmodul (periCORE) für die Integration durch die entsprechenden Hersteller. Die Komponenten und Module verfügen über eine integrierte Software zur Bereitstellung der Netzwerkfunktionalität. Alle Produkte sind offen für die Anpassung durch die Hersteller.

 

Über Metz Connect:

Metz Connect ist ein erfolgreiches, international expandierendes Familienunternehmen mit weltweit über 900 Mitarbeitern. Seit über vier Jahrzehnten steht die Metz Connect Gruppe für hochwertige Qualität im Bereich der Kontakttechnik und bei Verbindungselementen im Elektrotechnik- und Elektronikbereich.

Zu sehen sind die Verbindungslösungen von Metz Connect aktuell auf der Light + Building in Frankfurt, von 2. bis 6. Oktober, in Halle 11, Stand C55.

 

Über die Autoren:

  • *Björn Engelbert ist tätig im Business Development von Perinet GmbH in Berlin.
  • **Kerstin Lux ist Produktmanagerin bei Metz Connect GmbH in Blumberg.

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