Single Pair Ethernet SPE industrial automation

Single Pair Ethernet - kompakte Netzwerklösungen für Industrie 4.0 und IIoT

  

Ein Aderpaar – unendlich viele Anwendungsbereiche

Single Pair Ethernet (SPE) reduziert die Datenübertragung auf ein einziges verdrilltes Adernpaar und ermöglicht:

  • Datenraten bis 1 Gbit/s
  • Reichweiten bis 1.000 Meter
  • Power over Data Line (PoDL) und hybride Installationen über dasselbe Kabel
  • Multidrop-Netzwerke für flexible Topologien

Dadurch sinkt der Verkabelungsaufwand erheblich, und in vielen Fällen kann die bestehende Infrastrukturweiter genutzt werden.

SPE schafft eine einheitliche, Ethernet-basierte Kommunikationvom Sensor bis in die Cloud und gilt als Schlüsseltechnologie für Robotik, Industrie 4.0 und das IIoT. Vorteile wie Platz-, Gewichts- und Kosteneinsparungen machen SPE ideal für industrielle und kommerzielle Anwendungen.

Mit dem kommenden IEC 63171-7 ED2 Standard entstehen zukunftssichere Lösungen, die Netzwerke optimal auf die Anforderungen von Robotik, Industrie 4.0 und IIoT vorbereiten.

  

Von Automotive bis Industrie: Trends, geprägt von Rosenberger

Rosenberger – etabliert als führender Hersteller von Konnektivitätssystmen für Single Pair Ethernet Produkten in der Automobilindustrie, bietet eine breite Produktpalette, die speziell für die Anforderungen von SPE im Fahrzeug entwickelt wurde, wie MTD® und H-MTD®. Platzsparende (miniaturisierte), leichte und robuste Differential- Steckverbindersysteme, die den heutigen mechanischen und ökologischen Anforderungen gerecht werden.

Ursprünglich für Automobilanwendungen entwickelt, bietet SPE jetzt die perfekte Balance aus Geschwindigkeit, Entfernung und Stromversorgung für eine Vielzahl von IoT-Projekten. Basierend auf bekannten Ethernet- und TCP/IP-Protokollen erweitert SPE die Reichweite von Ethernet überall hin – auch zu den Sensoren in den entlegensten Winkeln der Anlage oder im Feld. Power over DataLine (PoDL) stellt sicher, dass ausreichend Wattleistung für die Stromversorgung zahlreicher IoT-Komponenten und Sensoren zur Verfügung steht.

Die Industrie benötigt oft spezielle Lösungen. Dies umfasst längere Kabelstrecken, höhere elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und spezifische industrielle Protokolle. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, arbeitet Rosenberger aktiv an der Weiterentwicklung und Umsetzung von SPE-Standards und –Produkten.

Die langjährige Erfahrung mit SPE-Technologien und –Produkten in der Automobilindustrie wird auf industrielle Anwendungen übertragen. Dadurch ist Rosenberger der ideale Partner für Single Pair Ethernet.

Whitepaper: Ethernet in der Automotive Welt

  

SPE - einfach erklärt

Single Pair Ethernet (SPE) vereinfacht die Datenübertragung, indem es nur ein einziges verdrilltes Adernpaar für die Kommunikation nutzt. Während klassisches Ethernet in der Feldebene oft an seine Grenzen stößt – etwa durch aufwändige Installation, kurze Reichweiten oder mangelnde Robustheit – bietet SPE eine schlanke, effiziente und zuverlässige Alternative.

Vorteile von Single Pair Ethernet (SPE)

  • Einheitliche Kommunikation: Durchgängige Ethernet-basierte Vernetzung vom Sensor bis in die Cloud
  • Standardisiert & zukunftssicher: Basierend auf internationalen Normen (IEC 63171-7 ED2)
  • Effiziente Infrastruktur: Weniger Verkabelungsaufwand, bestehende Installationen können weiter genutzt werden
  • Hohe Reichweite: Datenübertragung bis zu 1.000 m
  • Hohe Datenrate: Unterstützt Geschwindigkeiten bis zu 1 Gbit/s
  • Powerversorgung über Datenleitung: Power over Data Line (PoDL) für gleichzeitige Powere- und Datenübertragung
  • Ressourcenschonend: Geringeres Gewicht, kleiner Biegeradius und kompakte Bauweise

SPE schafft so eine vereinfachte Infrastruktur und gilt als Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0, Robotik und das Industrial Internet of Things (IIoT).

  

Was sind Single Pair Ethernet Steckverbinder?

Single Pair Ethernet (SPE) Steckverbinder erfüllen die Anforderungen moderner industrieller Netzwerke. Sie übertragen Daten und Power (PoDL) zuverlässig über nur ein Adernpaar.

Durch ihr geringes Gewicht, kleinen Biegeradius und die platzsparendeBauweise sind sie ideal für die Miniaturisierung moderner Geräte.

Dank internationaler Standards (IEC 63171) lassen sich Sensoren, Aktoren und weitere Geräte nahtlos in Ethernet-Netzwerke integrieren – die Basis für effiziente, flexible und skalierbare Ethernet-Infrastrukturen in Robotik, Fabrikautomation, Industrie 4.0 und IIoT.

Rosenberger SPE-Steckverbinder sind speziell für industrielle Anforderungen entwickelt:

  • Kompakte IP20-Lösungen für Geräteanschlüsse
  • Robuste IP67-Varianten für raue Umgebungen
  • Konform zu IEC 63171-7 ED2
  • Datenraten bis zu 1 Gbit/s

Weitere technische Details finden Sie auf der Produktseite

  

Der neue IEC 63171-7 ED2 Standard: Wegbereiter für den Erfolg von SPE

Der neue IEC 63171-7 ED2 Standard – initiiert von der PROFIBUS Nutzerorganisation (PNO) – legt die Grundlage für den Erfolg von Single Pair Ethernet (SPE). Gemeinsam mit anderen PNO-Mitgliedern treibt Rosenberger die Entwicklung zukunftsfähiger SPE-Steckverbinder aktiv voran.

Die Norm definiert ein universelles Steckgesicht für Anwendungen im Schaltschrank und im Feld. Sie gewährleistet zukunftsfähige,herstellerübergreifende Interoperabilität und schafft die Basis für den breiten, globalen Einsatz der SPE-Technologie.

Nur durch einheitliche Standards kann SPE sein volles Potenzial entfalten – und sich langfristig in industriellen und kommerziellen Anwendungen durchsetzen.

  

In welchen Bereichen kommt Sinlge Pair Ethernet (SPE) zum Einsatz?

  

Fabrikautomation 

In der Fabrikautomation ist eine nahtlose Kommunikation vom Sensor bis zur Cloud essenziell. Erst mit umfassender Datenvernetzung und -analyse wird es möglich, Wartungsfälle vorherzusagen, Rohstoffbedarf zu planen und individuelle Kundenwünsche effizient umzusetzen. Die Herausforderung besteht in der zuverlässigen und schnellen Datenübertragung. Sie muss auch über größere Übertragungsstrecken schnell und zuverlässig funktionieren und sich einfach und flexibel in IT und OT integrieren lassen.

Ethernet bis in die Feldebene mit SPE und PoDL

Single Pair Ethernet (SPE) eröffnet neue Perspektiven im Kontext industrieller Fertigung und Kommunikation. Es bietet eine zuverlässige Ethernet-Konnektivität über ein einziges verdrilltes Leitungspaar – direkt bis zur Sensor- und Aktorebene. Das reduziert Platzbedarf, vereinfacht die Installation und schafft durchgängige IP-basierte Netzwerke. SPE kommt in Bereichen wie intelligenter Gerätekommunikation, Sensorik und Überwachung zum Einsatz – z. B. bei Barcode-Lesegeräten, Kamerasystemen oder Bedienoberflächen.

Ein weiterer Vorteil: Mit Power over Data Line (PoDL) lassen sich Strom und Daten über ein einziges Kabel übertragen. Separate Stromverkabelungen entfallen – das spart Zeit, Kosten und Platz.

Zukunftssichere Infrastruktur für Industrie 4.0

SPE und PoDL schaffen eine einheitliche Ethernet-basierte Kommunikation vom Sensor bis in die Cloud. Als Schlüsseltechnologie machen sie eine neue Generation industrieller Automatisierung möglich - leistungsstark, kompakt und vernetzt.

  

Robotik

In der modernen Robotik sind präzise und schnelle Datenübertragungen unerlässlich. Erst so werden komplexe Bewegungen, Echtzeit-Steuerungen und Interaktion mit der Umgebung möglich.

Gleichzeitig sind Platz- und Gewichtseinsparung bei mobilen oder kollaborativen Robotern ein entscheidender Faktor. Starre Verkabelungen behindern die Flexibilität von Roboterarmen, erhöhen den Verschleiß und erschweren den Einsatz in beengten oder dynamischen Umgebungen. Eine leichtere, schlankere Verkabelung erhöht die Agilität und die Lebensdauer der Systeme wesentlich. Da Sensoren und Aktoren nicht nur Daten übertragen, sondern auch Strom benötigen – ist eine kompakte flexible Energieversorgung wesentlich.

Ein Kabel. Zwei Funktionen

Single Pair Ethernet (SPE) optimiert die Miniaturisierung der Kommunikationsinfrastruktur in der Robotik. Im Vergleich zu klassischen Feldbussystemen stellt SPE: 

  • Höhere Bandbreiten bereit, die eine schnelle und zuverlässige Kommunikation zwischen Roboterarm und Steuerung ermöglichen, auch für große Datenmengen.
  • Kompakte Verkabelung über ein einziges verdrilltes Leitungspaar zur Verfügung – ideal für beengte Einbauverhältnisse in End-of-Arm-Tools.
  • PoDL-Funktionalität, die Daten sowie Strom über dasselbe Kabel überträgt. Das reduziert Komplexität, Gewicht und Platzbedarf entlang der Roboterstruktur

Mehr Bewegungsfreiheit für die Robotik

Die Kombination aus SPE und PoDL eröffnet Freiräume für die Entwicklung leistungsstarker Robotiksysteme mit schlankerer, flexiblerer und langlebigerer
Verkabelung. Dies erhöht die Beweglichkeit, senkt den Wartungsaufwand und erleichtert die Integration in flexible Produktionsumgebungen – ein entscheidender Schritt hin zu flexibler Robotik.

  

Sensoren und Aktoren

Die zunehmende Automatisierung in der Industrie bringt eine stetig wachsende Zahl an Sensoren und Aktoren mit sich. Diese müssen zuverlässig, schnell und über große Distanzen hinweg kommunizieren. Zudem operieren sie oft in platzkritischen oder schwer zugänglichen Bereichen. Dabei benötigen sie nicht nur eine stabile Energieversorgung, sondern auch eine einheitliche Anbindung an übergeordnete Systeme – von der Feldebene bis in die Cloud.

Single Pair Ethernet und PoDL vereinheitlichen die Geräteanbindung

Single Pair Ethernet (SPE) bietet hier eine zukunftsweisende Lösung: Es ermöglicht die Ethernet-Kommunikation über zwei Adern in einem einzigen Kabel – direkt bis zum Sensor oder Aktor. Die standardisierte Schnittstelle erlaubt die Integration kleinster Feldgeräte, die sich über große Entfernungen (bis zu 1000 m) ohne Signalverstärker betreiben lassen. In Kombination mit Power over Data Line (PoDL) ist es möglich Daten- und Strom über dasselbe Kabel zu führen. Das macht zusätzliche Stromleitungen überflüssig und reduziert den Verkabelungsaufwand erheblich – ein enscheidender Vorteil bei der Integration von Sensoren, Detektionsmodulen oder Aktorsystemen.

Typische Anwendungen:
Temperatur-, Druck- und Näherungssensoren
Barcode- und Bildverarbeitungssysteme
Stellmotoren, Ventile, Dosiersysteme
HMI-Elemente und Bedieneinheiten auf Feldebene

Schlank, vernetzt und bereit für die Zukunft

SPE und PoDL schaffen eine durchgängige Infrastruktur für Sensoren und Aktoren – effizient, platzsparend und skalierbar. Ob in der Robotik, der Gebäudeautomatisierung oder in vernetzten Fertigungsumgebungen: Diese Technologie eröffnet neue Möglichkeiten für die smarte Geräteintegration im Sinne der Industrie 4.0.

  

Die Single Pair Ethernet System Alliance

Rosenberger arbeitet mit führenden Firmen aus der Steckverbinderindustrie, der Automatisierungstechnik und der Kabelbranche in der Single Pair Ethernet System Alliance zusammen. Ziel ist es, die Single Pair Ethernet (SPE)-Technologie weiter zu entwickeln und zu fördern. Durch enge Zusammenarbeit und gezielten Wissensaustausch bündeln Partner aus aller Welt ihr Know-how, um die Weiterentwicklung und den Einsatz der SPE-Technologie in verschiedenen Anwendungsbereichen voranzutreiben.

Mehr zur SPE System Alliance

  

FAQ: Fragen zu Single Pair Ethernet (SPE) und SPE-Steckverbindern

Was ist das wesentliche Merkmal von Single Pair Ethernet (SPE)?

SPE überträgt sowohl Daten als auch Energie (Power over Data Line – PoDL) über ein einziges verdrilltes Adernpaar, anstatt wie beim klassischen Ethernet über vier Paare.
Dadurch werden Netzwerke schlanker, kostengünstiger und platzsparender – von der Feldebene bis in die Cloud

Ist SPE mit klassischem Ethernet kompatibel?

Ja, SPE ist mit klassischen Ethernet-Architekturen kompatibel.
Durch den Einsatz von Medienkonvertern oder Switches mit SPE-Ports kann es in bestehende Netzwerke integriert werden.
Standardisierte SPE-Steckverbinder stellen eine durchgängige und einheitliche Kommunikation sicher.

Welcher SPE-Steckverbinder ist der richtige?

Die Auswahl hängt von der jeweiligen Anwendungsumgebung ab.
Für eine zukunftssichere und konsistente Kommunikation sollten standardisierte SPE-Steckverbinder verwendet werden.
Nicht standardisierte Varianten können für spezielle Anwendungen sinnvoll sein, jedoch stellen standardisierte SPE-Steckverbinder nach IEC 63171-7 ED2 eine langfristige Kompatibilität,Interoperabilität und Investitionssicherheit sicher.

Warum ist SPE besonders interessant für Industrieautomation und Robotik?
  • Reduzierter Verkabelungsaufwand und geringere Installationskosten
  • Kompakte, leichte Steckverbinder
  • Schlankere Kabel und enge Biegeradien
  • Längere Übertragungsstrecken für Sensoren und Aktoren
  • Einheitliche Netzwerktechnologie von der Feld- bis zur Steuerungsebene
Kann SPE auch Power (PoDL) übertragen?

Ja. Power over Data Line (PoDL) ermöglicht die gleichzeitige Übertragung von Daten und Power über dasselbe Adernpaar. Dadurch entfällt eine separate Spannungsversorgung und das Netzwerkdesign wird vereinfacht.

Wie aufwendig ist die Umstellung von klassischem Ethernet auf SPE?

Auf der Hardware-Seite sind kompatible PHYs, Steckverbinder und Leitungen erforderlich. Auf der Software-Seite ändert sich nichts, da das Ethernet-Protokoll unverändert bleibt.

Welche Märkte profitieren besonders von SPE?

SPE bietet Vorteile in zahlreichen Branchen, unter anderem in:

  • Industrie- und Prozessautomation
  • Robotik
  • Gebäudeautomation
  • IoT- und IIoT-Anwendungen

     
Wie entwickelt sich das Ökosystem an SPE-fähigen Endgeräten (Sensoren, Aktoren, Steuerungen)?

Das SPE-Ökosystem wächst: Erste Sensoren, Aktoren und Steuerungen mit SPE-Schnittstellen sind verfügbar.
Immer mehr Hersteller integrieren SPE-Ports insbesondere in Industrie- und IoT-Geräten.

  

Ihr Partner für SPE

Unser Spezialist erläutert Ihnen gerne die Relevanz von Single Pair Ethernet als Schlüsseltechnologie für das Industrial Internet of Things (IIOT).

Product Manager Industries

Thomas Keller

Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KG
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