Welche konkreten Beiträge leistet Weidmüller in der internationalen SPE-Normung?

Simon Seereiner ist Business Development Manager bei Weidmüller. © Weidmüller

Simon Seereiner: Wir leisten Beiträge zur internationalen SPE-Normung, indem wir uns sowohl in der formalen Normungsarbeit als auch in relevanten Nutzerorganisationen aktiv einbringen. Ein zentraler Schwerpunkt unserer Arbeit liegt in der Mitarbeit in der IEC-Normierung sowie in entsprechenden DKE-Arbeitskreisen. Dort bringen wir unsere technische Expertise insbesondere in den Bereichen Steckverbinder für Single Pair Ethernet, Verkabelung sowie der Definition von Messtechnik für Verkabelungssysteme im SPE-Umfeld ein.

Darüber hinaus engagieren wir uns in internationalen Nutzerorganisationen. Im Profinet-Umfeld sind wir unter anderem an der Ausarbeitung der Steckverbinder-Guideline für ‚Profinet over SPE‘ beteiligt, wirken im Profinet-Marketing mit und bringen uns aktiv in der Ad-hoc-Gruppe zur Integration von SPE in Profinet ein. Auch bei der ODVA arbeiten wir in der Physical-Layer-Arbeitsgruppe für SPE mit.

Ein weiterer wichtiger Baustein unseres Engagements ist die mitverantwortliche Rolle in der SPEA. Dort sind wir im Vorstand vertreten und übernehmen eine koordinierende Rolle zwischen den beteiligten Unternehmen, um die Standardisierung von SPE gezielt zuforcieren. Zusätzlich sind wir in der SPEA-Arbeitsgruppe Standardisierung aktiv und tragen damit zur Abstimmung und Harmonisierung der internationalen Standardisierungsaktivitäten bei.

In welchen Bereichen sieht sich Weidmüller als Systemtreiber: Steckverbinder, Verkabelung, Elektronik oder vollständige Infrastruktur?

Wir bieten Steckverbinder, Verkabelungslösungen und SPE-Infrastruktur für die Schaltschrankverkabelung an. SPE-Switches für 10BASE-T1L (Punkt-zu-Punkt) sowie 10BASE-T1S (Multidrop) befinden sich in Vorbereitung. Außerdem arbeiten wir an der Implementierung von SPE in zahlreiche Komponenten für den Schaltschrankbau.

Welche technischen Unterschiede bestehen zwischen IEC 63171-6 und IEC 63171-7 (Edition 1 und 2), insbesondere im Hinblick auf Interoperabilität, mechanische Robustheit und industrielle Investitionssicherheit?

Technisch sind die Steckverbinder der Normenreihe IEC 63171 alle gleich. Lediglich die Abmessungen der Steckgesichter unterscheiden sich innerhalb der Norm. In die IEC 63171-7 ist die Kompetenz zahlreicher industrieller Steckverbinderhersteller eingeflossen, sodass Erfahrungen aus den bestehenden Steckgesichtern der IEC 63171-6, -2, -5 und -1 berücksichtigt wurden.

Somit ist nach Aussagen vieler Anwender und Experten die bislang kompakteste und gleichzeitig robusteste Schnittstelle für alle relevanten Applikationen zur gleichzeitigen Übertragung von Daten, und Energie entstanden. Profinet hat das Steckgesicht IEC 63171-7 für Profinet over SPE definiert, und auch in der internationalen Standardisierung ist dieses Steckgesicht in die IEC 61158-2-100 für industrielle Netzwerke eingeflossen. Nutzerorganisationen wie PNO, ODVA, OPC Foundation sowie die Fieldcomm Group unterstützen diesen Standard.

Welche Rolle spielt IEEE 802.3cg, insbesondere 10BASE-T1L, als physikalische Basis von SPE im Vergleich zu Profinet- und PI-spezifischen Industrieprofilen?

Mit Profinet over SPE wird der Erfolg von Profinet auch auf den Physical Layer der IEEE 802.3cg übertragen. Single Pair Ethernet fügt sich damit in das Gesamtbild der PI-Technologien ein und kann dazu beitragen, die Automatisierung verschiedener Fertigungsprozesse zu verbessern oder zu ergänzen.

Profinet over SPE bildet die Grundlage für eine zuverlässige, herstellerunabhängige Kommunikation, ermöglicht die Datenübertragung von der Feldebene aufwärts und auf diese Weise eine intelligentere industrielle Automatisierung und digitale Transformation. Weitere Verbesserungen, wie die Erweiterung der Bandbreite auf 100 Mbit/s für Zweidraht-Ethernet-Anwendungen (100BASE-T1L), befinden sich in Arbeit. Die Integration in den IEC-Zyklus, insbesondere in die IEC 61158-2-100, ist ebenfalls geplant. Somit spielt SPE zukünftig eine wichtige Rolle für Profinet.

In welchem Verhältnis stehen SPE und TSN?

SPE beschreibt ausschließlich den Physical Layer unterhalb des TSN-Layers. Die bisherigen Strukturen des Ethernet-Frameworks bleiben unverändert. Lediglich der Physical Layer, also Kabel, Anschlusstechnik und elektrische Signale, wird neu definiert.

Time Sensitive Networking, OPC UA, Profinet sowie Ethernet/IP können diesen neuen Physical Layer unverändert nutzen. Darüber hinaus existieren von PHY-Herstellern entwickelte Protokolle, die eine deterministische Kommunikation über SPE ermöglichen. Somit sind mit der Zweidraht-Technologie auch echtzeitfähige Taktsynchronisationen von Robotern möglich. Daher besteht auch Interesse, SPE in humanoiden Robotern einzusetzen.

Welche typischen Migrationspfade empfehlen Sie für bestehende Anlagen mit Ethernet-basiertem Feldbussystem hin zu SPE und welche technischen Hürden treten dabei am häufigsten auf?

Es gibt keinen einheitlichen Migrationspfad, da jede Anlage anders ist. Da SPE lediglich einen anderen Physical Layer für Ethernet definiert, können Anwender SPE grundsätzlich in bestehende Ethernet-Strukturen einbinden. Auch die Nutzung bestehender Feldbusverkabelung ist in bestimmten Fällen möglich. Hierzu gibt es bereits Messgeräte, die Bestandsverkabelung auf ihre Eignung für SPE hin testen können. Oftmals werden zunächst Sensorinseln mit SPE automatisiert. Zudem finden erste Umsetzungen für die Schaltschrankverkabelung statt. Gerade der Cyber Resilience Act ist ein starker Treiber für den Wechsel von bestehenden Feldbusstrukturen hin zu Ethernet-basierten Strukturen. SPE bietet dabei Vorteile hinsichtlich Verkabelung und Anschlusstechnik.