Single Pair Ethernet (SPE) ermöglicht die Übertragung von Ethernet-Signalen über ein Adernpaar, was eine kosteneffiziente und platzsparende Anbindung von Sensoren ermöglicht und das Leistungsprofil des klassischen Ethernets ergänzt. 

SPE eröffnet die Möglichkeit einer IP-basierten Kommunikation bis hin zur Feldebene. Neben der Datenübertragung ­unterstützt SPE auch die simultane Stromversorgung von Endgeräten über die sogenannte Power over Data Line (PoDL). 

Für Umgebungen mit IP20 und IEC 63171-5 für M8- und M12-Ausführungen in IP67 hat Phoenix Contact Steckverbinder für SPE gemäß der Norm IEC 63171-2 entwickelt. Das Sortiment erweitert sich ständig und konzentriert sich auf Querschnitte im Bereich von AWG 26 bis AWG 22. Diese Steckverbinder sind benutzerfreundlich gestaltet und stehen sowohl als Patch-Kabel als auch als frei konfektionierbare Varianten zur Verfügung. Die Steckverbinder erfüllen alle Anforderungen hinsichtlich Impedanz, Spannungsfestigkeit, Rückflussdämpfung und Kopplungsdämpfung, die in industriellen Umgebungen gefordert sind. Durch ihre Hochfrequenz-Performance kann das Steckgesicht unabhängig von der Anwendung genutzt werden – sei es am Arbeitsplatz, in Rechenzentren in der Industrieverkabelung oder bis hin zur Cloud.

Einheitliches Steckgesicht

Die IP20- und IP65/67-Steckverbinder gemäß den Normen IEC 63171-2 und -5 besitzen ein einheitliches Steckgesicht. Ein IP20-Patchkabel nach -2 kann ohne Adapter in einen M8- oder M12-Anschluss passen, wie er in -5 beschrieben ist. Dies vereinfacht die Handhabung für Anwender und erleichtert sowohl Service- als auch Installationsarbeiten. Die feldkonfektionierbaren IP20-Steckverbinder ermöglichen aufgrund des IDC-Anschlusses eine einfache Konfektionierung, auch direkt im Anlagenfeld.

Durch standardisierte M8- und M12-Gehäuse­verschraubungen lassen sich vorhandene Gehäuseformen weiter nutzen, was den Design-in-Prozess vereinfacht. Dies erleichtert den Übergang von bisherigen Ethernet- oder Bussystemen zum aktuellen Standard. Die Steckverbinder sind für Datenübertragungsraten bis in den Gigabit-Bereich geeignet und erfüllen auch die Anforderungen zukünftiger SPE-Standards. Dadurch setzt Phoenix Contact Impulse für den Einsatz von SPE in Industrie-4.0-Umgebungen und vielen anderen Anwendungsbereichen.

Advanced Shielding Technology: Schirmanbindung mit flüssigem Metall

Die Advanced Shielding Technology von Phoenix Contact ermöglicht eine Art der Schirm­anbindung mit flüssigem Metall und löst den traditionellen Zinkdruckguss für Crimphülsen ab. Eine spezielle Vorumspritzung verbindet den konfektionierten Steckbereich mit den einzelnen Adern, wobei das Polyamid die mechanische Robustheit erhöht und Kurzschlüsse zwischen Schirmumspritzung und Kontaktträger verhindert. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Leitungsschirm und dem Spezialzinn ermöglicht eine 360°-Schirmanbindung am M8-/M12-Kopf.

Die steigenden Anforderungen an die Feldverkabelung erfordern fortlaufende Entwicklungen bei Steckverbindern, insbesondere im Bereich der Schirmanbindung. Die Advanced Shielding Technology trägt dazu bei, M8-/M12-Steckverbinder weiter zu verbessern, indem sie Robustheit, Verfügbarkeit, Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit bei Überlastung bietet. Dies legt den Grundstein für die Verkabelung der Zukunft, die den Anforderungen von Industrie 4.0 und dem IIoT gerecht wird. Diese Technologie ist für Daten-, Signal- und Leistungsübertragung verfügbar und zeichnet sich durch optimierte EMV- und Übertragungseigenschaften aus. Dies macht sie zukunftsfähig und unterstützt die zunehmende Miniaturisierung in der Feld- und Geräteverkabelung.

PNO unterstützt SPE-Steckgesicht der IEC 63171-7 für hybride Anwendungen

Die PNO-Richtlinie Profinet Cabling and Interconnection Technology - Guideline for Profinet Version 5.3 hat das hybride M12 Single Pair Ethernet gemäß der IEC 63171-7 als neues Steckgesicht für hybride Anwendungen festgelegt. Dies markiert das erste Mal, dass eine Nutzerorganisation sich für ein SPE-Steckgesicht entschieden hat. Die veröffentlichte Guideline stellt Profinet-Nutzern eine verlässliche Grundlage für die industrielle Verkabelung bereit.

M12 Hybrid: Ergänzung zu PoDL

Ein Vorteil von Single Pair Ethernet (SPE) ist die Möglichkeit, sowohl die Energieversorgung der angeschlossenen Geräte als auch die Datenübertragung über dieselbe Leitung zu realisieren. Durch Power over Data Line (PoDL) können bis zu 52 Watt Leistung am Power Device (PD) bereitgestellt werden. Das ist nützlich, um Sensoren auch unter beengten Verhältnissen mit Energie und einer Datenschnittstelle zu versorgen, ohne dass eine separate Zuleitung benötigt wird.
Mit der 52-Watt-Marke ist noch nicht das Ende der Fahnenstange erreicht: Die Phoenix-Contact-Gruppe und TE Connectivity haben gemeinsam an der Entwicklung neuer SPE-M12-Hybridsteckverbinder gemäß IEC 63171-7 gearbeitet. Diese Norm, im Mai 2023 veröffentlicht, spezifiziert hybride Schnittstellen mit SPE- und Power-Kontakten im M12-Format, das von allen Marktbegleitern unterstützt wird. Sie umfasst sieben Kodierungen für verschiedene Anwendungen mit Leistungsklassen von acht bis 16 Ampere und von 50 bis 600 Volt. Die Fokussierung liegt zunächst auf der Kodierung 2 (2 x 8 A/63 V DC). 

SPE eröffnet völlig neue Möglichkeiten bei der Kommunikation von Maschine zu Maschine, da es intelligente Maschinen optimal vernetzen kann. Es ermöglicht eine wirtschaftliche Visualisierung und Optimierung von Prozessen über die gesamte Anlage hinweg, ohne Gateways oder verschiedene Kommunikationsarten. Besonders in der Robotik zeigt SPE seine Vorteile, da es flexible und platzsparende Verdrahtung mit schnellen Reaktionszeiten verbindet. SPE-M12-Hybridschnittstellen integrieren sich nahtlos in bestehende Ethernet-Infrastrukturen und bieten einfache Plug&Play-Verbindungen. Getrennte Pins für Daten- und Stromübertragung tragen zu höherer Leistung bei.

Autor
Fabian Peper, Produktmanager  Produktmarketing, Industrial Field Connectivity