Zustandsüberwachungsanwendungen müssen oft mit entfernt installierten Sensoren zusammenarbeiten, die eine stabile Kommunikation über große Entfernungen erfordern. Der Sensorknoten befindet sich in diesen Fällen meist in einem Gehäuse der Schutzart IP66/67, das oft Einschränkungen hinsichtlich Platzbedarf und Stromaufnahme unterliegt. Für solche Anwendungen ist eine Kommunikationslösung mit niedrigem Stromverbrauch und hoher Datenbandbreite erforderlich, die sowohl Strom als auch Daten über eine kostengünstige, einfach installierbare Leitung mit einem kleinen Steckverbinder zum Sensorknoten liefert. Diese Anforderungen erfüllt Single-Pair-Ethernet (SPE) nach dem Physical-Layer-Standard 10BASE-TIL, auch Ethernet-APL genannt.
Konvergiertes Ethernet-Netzwerk
10BASE-T1L macht komplexe, leistungshungrige Gateways, die bisher für die Kommunikation mit dem Steuerungs- und Managementnetzwerk erforderlich waren, überflüssig und ermöglicht ein konvergiertes Ethernet-Netzwerk über die IT und die Betriebstechnik (OT). Das konvergierte Netzwerk vereinfacht die Installation sowie den Austausch von Geräten und ermöglicht eine schnellere Inbetriebnahme und Konfiguration des Netzwerks.
Dies erlaubt schnellere Software-Updates mit vereinfachter Ursachenanalyse und Wartung von Gerätschaften auf Feldebene. Die physikalische Schicht von 10BASE-T1L in Verbindung mit MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) bietet ein Messaging-Protokoll für Feldgeräte mit geringem Speicherbedarf für intelligente Sensoren mit geringerem Stromverbrauch. Das MQTT-Protokoll ermöglicht eine direkte Übertragung der Erkenntnisse über den Zustand von Gerätschaften in die Cloud oder an einen privaten Server für erweiterte Datenanalysen für vorausschauende Wartungstechniken.
Technische Anforderungen
Zur Kommunikation mit einem 10BASE-T1L-fähigen Feldgerät ist ein Host-Prozessor mit integrierter Medienzugriffssteuerung (MAC), ein passiver Medienwandler oder ein Switch mit 10BASE-T1L-Ports erforderlich. Zusätzliche Software, ein angepasster TCP/IP-Stack oder spezielle Treiber werden nicht benötigt. Daraus ergeben sich klare Vorteile für 10BASE-T1L-Geräte:
- 10BASE-T1L ist eine Physical-Layer-Technologie die den Einsatz von intelligenten Sensoren mit geringem Stromverbrauch und einer Verbindungslösung mit hoher Datenbandbreite ermöglicht.
- Ein intelligenter Sensor, der an ein 10BASE-T1L-Netzwerk angebunden ist, ist über das Netzwerk zugänglich und kann überall und jederzeit ferngesteuert aktualisiert werden. Software-Updates sind damit in realistischen Zeiträumen möglich.
- Zugriff auf fortschrittliche Ethernet-Netzwerk-Diagnosetools zur Vereinfachung der Ursachenanalyse.
- Erhöhte Flexibilität bei der Installation von intelligenten Sensoren über bis zu 1km mit nur einer verdrillten Zweidrahtleitung, über die Strom und Daten übertragen werden.
- Einblicke in den Zustand von Anlagen sind jetzt über einen Webserver, der auf der Anlage im Feld läuft, per Fernzugriff verfügbar und überall abrufbar. Somit muss ein Wartungstechniker nicht mehr „vor Ort“ sein, um den Anlagenzustand zu überwachen, was eine erhebliche Kostenersparnis bedeutet.
KI-Plattform für Condition Monitoring
Das 10BASE-T1L-PHY-Bauteil ADIN1100 von Analog Devices ermöglicht die Anbindung an Ethernet über eine verdrillte Zweidrahtleitung mit einer Länge von über 1,2km bei einer Leistungsaufnahme von nur 39mW. Die Kommunikationsverbindung mit einer Datenbandbreite von 10MB bildet die Grundlage, um mit smarten Sensoren neue Zustandsüberwachungsanwendungen zu ermöglichen.