Single-Pair-Ethernet-Leitungen

Datenleitungen auf Diät

Daten sind der Rohstoff des 21. Jahrhunderts. Damit verschmilzt die physische Welt mit der digitalen, gleichzeitig nimmt die Vernetzung zu – jede Maschine, jedes „Ding“ tauscht mit anderen Informationen aus. Das hat Auswirkungen auf die Verbindungstechnologien.

Single-Pair-Datenleitungen punkten mit geringem Platzbedarf. © Lapp

Die Revolution in den Fabrikhallen verändert auch die Verbindungstechnologien. Wenn jeder mit jedem kommuniziert, nimmt die Zahl der Verbindungen rasant zu, auch die Anforderungen an ihre Qualität und Verfügbarkeit steigt. Ethernet-Leitungen sollen zwar schnell sein. Aber nicht immer ist die Datenübertragungsrate das Wichtigste bei der Fabrikvernetzung – manchmal sind kleinere Durchmesser und günstige Kosten noch wichtiger. Single-Pair-Ethernet-Leitungen sind für viele Anwendungen gerade in der voll vernetzten Industrie 4.0 besser geeignet als herkömmliche Leitungen.

Downsizing wird Einzug halten
Hohe Übertragungsraten können beispielsweise für Hochgeschwindigkeitskameras zur Qualitätskontrolle sinnvoll sein, aber nicht jeder Sensor benötigt diese maximale Datenübertragungsrate. Downsizing bei Ethernet-Datenleitungen ist daher ein Trend, der in den nächsten Jahren in Fabriken Einzug halten dürfte. Der wichtigste Hebel ist die Zahl der Aderpaare. Statt der vier Aderpaare haben sogenannte Single-Pair-Leitungen nur noch ein Aderpaar. Von ihnen kann man zwar keine Rekordgeschwindigkeiten erwarten, aber ein Gigabit pro Sekunde schaffen sie auch, und das ist schnell genug für viele Anwendungen.

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Dafür punkten Single-Pair-Datenleitungen mit geringerem Platzbedarf, geringem Installationsaufwand und niedrigen Kosten. In Maschinen mit vielen Sensoren, in denen es eng zugeht, können diese Leitungen eine spürbare Erleichterung sein. Ein weiterer Pluspunkt ist, dass solche abgespeckten Leitungen auch länger sein dürfen als die sonst bei Ethernet-Leitungen üblichen maximal 100 Meter. Grundsätzlich nehmen zwar bei größeren Distanzen die Störungen zu, und es kann zu Datenfehlern kommen. Durch neue Entwicklungen bei Halbleiter-Chips aus der Automobilindustrie ist es nun aber möglich, viele dieser Störungen zu korrigieren und damit höhere Reichweiten bis zu einem Kilometer zu erreichen.

Das Steckersystem Epic MH lässt sich flexibel für Leitungen unterschiedlichster Funktionen bestücken und nimmt beliebige Steckermodule für Energie, Signale und Daten auf. © Lapp

Ethernet gehört die Zukunft
Industrial Ethernet wächst derzeit mit 22 Prozent pro Jahr, Feldbus-Systeme legen nur noch mit sechs Prozent zu. 2018 übertrifft die Zahl der installierten Industrial-Ethernet Systeme in Fabriken erstmals die von Feldbussen. Davon werden auch neue Konzepte wie Single Pair Ethernet profitieren. Derzeit sind Leitungen hierfür zwar noch nicht verfügbar, zumindest nicht für den Einsatz in der Industrie, dafür fehlen noch Standards. Um die kümmern sich neu gegründete Arbeitsgruppen. „Erste Serienprodukte für Single Pair Ethernet wird es aber in zwei bis drei Jahren geben, natürlich auch von Lapp“, verspricht Guido Ege, Leiter Produktmanagement und -entwicklung bei Lapp.

Ein anderer, scheinbar widersprüchlicher Trend zum Downsizing ist die zunehmende Nachfrage nach Hybridkabeln. Dort geht es nicht darum, möglichst wenige Adern in einem Mantel unterzubringen, sondern im Gegenteil möglichst viele Leitungen zusammenzupacken. Solche Hybridleitungen, auch Ein-Kabel-Lösungen genannt, vereinen unterschiedliche Funktionen in einem Mantel, zum Beispiel Anschlussleitungen für Servoantriebe plus Feedbackleitungen zur Abfrage der Sensoren. Ein-Kabel-Lösungen sparen im Vergleich zu mehreren separaten Leitungen mit separaten Steckern viel Platz – insofern kann man auch bei ihnen von Downsizing sprechen.

Fertigkonfektionen zunehmend gefragt
Downsizing im Sinne von Vereinfachung ist auch bei der Verarbeitung gefragt: Die Etherline PN Cat.6A FC mit zehn Gbit pro Sekunde bei 500 Megahertz Bandbreite ist Fast-Connect-fähig, weil sie ohne Folionschirmung der Aderpaare auskommt, was eine schnelle und sichere Konfektion ermöglicht. Zudem ist die Leitung zertifiziert für den nordamerikanischen Markt. Dazu passt unter anderem das Epic-MH-Gigabit-Datenmodul, Bestandteil des vielseitigen modularen Rechtecksteckersystems Epic MH.

Die Managed und Unmanaged Switches komplettieren die Etherline-Netzwerklösungen. © Lapp

Oder die robusten Etherline Access Switches zur Datenverteilung im rauen Industrieeinsatz. Diese Produkte sind herstellerneutral und auf die Anwendung zugeschnitten. Die Produktlinie Ölflex Connect von Lapp mit Fertigkonfektionen von Servoleitungen bis zu vollbestückten Schleppkettensystemen ist entstanden, weil Kunden sich zunehmend auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren möchten und sie Beratung, Produkte und Service aus einer Hand bevorzugen.

Wireless statt Kabel?
Der Markt für Drahtlostechnologien in der Fabrikvernetzung wächst zwar derzeit mit 32 Prozent pro Jahr, allerdings noch auf niedrigem Niveau – derzeit bei einem geringen Marktanteil von sechs Prozent. WLAN, Bluetooth oder Mobilfunk haben dort Vorteile, wo es auf Flexibilität ankommt wie beim Anschluss von Sensoren in großen Anlagen. Hinsichtlich Reichweite, robuster Datenverbindung, Energieeffizienz und besonders bei der Verzögerung der Informationsübertragung (Latenz) sind Funktechniken den leitungsgebundenen Technologien unterlegen. Kabel sind überdies weniger anfällig für mutwillige Störungen oder Angriffe von Hackern. pb

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