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Sm a r t e Se n s o r e n 0 4 -24 · w w w c o m p u t e r - a u t o m a t i o n d e | 3 3 knoten‘ die analoge Messwerte ihres integrierten Sensors ablesen speichern und weiterverarbeiten können Der aktuelle Messwert wird entweder direkt angezeigt oder in ein elektronisch weiter verarbeitbares Format umgesetzt Leider sind smarte Sensoren derzeit noch verhältnismäßig teuer und bislang nur für wenige Sensorfunktionen verfügbar Erschwerend kommt hinzu dass die meisten Sensorhersteller eigene Schnittstellen und Benutzeroberflächen zur Bedienung und Konfiguration entwickelt haben und sich daher die Bedienung und Wartung von Netzwerken mit smarten Sensoren verschiedener Hersteller kompliziert gestalten kann Busseitig bietet der Markt verschiedene Feldbusschnittstellen so dass zum Übergang in das ‚normale‘ TCP IP basierte Interbeziehungsweise Intranet der IT ein mehr oder weniger aufwändiges Gateway nötig ist Erschwerend kommt hinzu dass auch die Verkabelung der smarten Sensoren untereinander relativ teuer und unflexibel ist – und oft noch eine zusätzliche Verkabelung für die Stromversorgung anfällt Abhilfe verspricht hier Single Pair Ethernet SPE das zunehmend in der Industrieund Gebäudeautomatisierung Fuß fasst Datenautobahn Single Pair Ethernet SPE hat sich als direkt IPkompatible Variante nicht zuletzt auch dank kleiner Biegeradien und geringer Kabeldurchmesser inzwischen als Standard im harten Industrieumfeld etabliert Von Vorteil ist zudem dass auch Bestandskabel genutzt werden können Neben geschirmten und ungeschirmten Cat5-Verbindungen erlauben bereits einfache verdrillte Leitungen ‚Klingeldraht‘ eine erfolgreiche Kommunikation mit SPE Dabei sind in der Praxis Verbindungslängen möglich die weit über die Daten der derzeitigen 2023 SPE-Spezifikationen hinaus gehen So sind beim Einsatz von 100BaseT1 maximale Segmentlängen von bis zu 300 m Cat5 beziehungsweise von bis zu etwa 100 m Klingeldraht möglich Bei der hybriden Variante von SPE mit einem zusätzlichen Adernpaar können praktisch beliebige Topologien und eine galvanisch getrennte störungsfreie Speisung zusätzlicher Elektronik mit bis zu 400 Wrealisiert werden SPE bietet sich damit sowohl bei Altals auch bei Neuvernetzungen als Basis für die Vernetzung von Sensorknoten auf der Feldebene an Ein Manko gibt es allerdings noch Die Anzahl an integrierten Sensorlösungen die direkt an ein Ethernetbasierte Netzwerk anschließbar sind ist derzeit noch überschaubar und die wenigen verfügbaren Sensoren mit Single Pair Ethernet-Interface sind relativ teuer Brücke zwischen SPE und Sensoren Abhilfe will hier das SPE-Kommunikationsmodul von Perinet schaffen indem es als intelligentes Gateway die Brücke zwischen SPE und nahezu beliebigen Sensortypen schlägt Aktuell ist es in zwei verschiedenen Bauformen verfügbar als SOC-Platine Pericore oder eingebettet in einen 4-poligen SPE M8-Rundstecker beziehungsweise -Adapter Perinode Passend zu den jeweiligen Sensoranschlüssen sind unterschiedliche Ausführungen der Adapter erhältlich Mit 4-pin M12-Sensorstecker Acodiert für Pt100-Sensoren mit 4-pin M12-Sensorstecker Acodiert für 0-bis-10-V-Spannungsinterfaces oder mit vier Anschlussleitungen für GPIO-Interfaces Unabhängig von der Bauform der Module können diese über den SPE-Anschluss mit einem beliebigen Webbrowser angesprochen und konfiguriert werden Das integrierte ARM SoC bietet neben Pegelund Protokollwandlung durch seinen integrierten Microserver und ein 256-Bit-Verschlüsselungsmodul weitere smarte Funktionen Sensorsignale können in digitale und direkt von der IT nutzbare Datensätze umgewandelt und zudem vorverarbeitet konsolidiert in Daten umgesetzt und zwischengespeichert werden Dies reduziert die zu übertragenden Datenmengen deutlich Die Fähigkeit zur Zeitund ereignisgesteuerten Kommunikation ermöglicht die Implementierung von Standardund eigenen Protokollen Mit den lokal vorhandenen Rechenund Speichermöglichkeiten können Sensoren mit geringem Aufwand kalibriert und geeicht werden wobei es in den meisten Fällen genügt die betriebsfertig vorkonfigurierten ‚Pericore‘– oder ‚Perinode‘-Systeme per Low-Code zu konfigurieren Plug and Play Das Betriebssystem selbst wird einschließlich lokalem Webserver Microserver von Perinet bereitgestellt und gewartet Dies schließt die komplette Netzwerkfunktionalität das Firmware-Management und alle Security-Funktionen vom Zertifikatsmanagement bis zur 256 bit Endezu-Ende-Verschlüsselung mit ein Für spezielle Anpassungen können die Module hardwareseitig auch mit eigener Elektronik erweitert werden Softwareseitig unterstützen eine vorgefertigte Entwicklungsumgebung mit Debugger Board Support Packages und Referenzimplementierungen eigene Entwicklungen So können handelsübliche Sensoren mit geringem Aufwand ‚smart‘ gemacht und über SPE direkt an die IT angebunden werden Die Perinet Smart Nodes Pericore und Perinode kommunizieren über standardisierte IP-Pakete ohne Medienbruch oder zusätzliche Gateways direkt und sicher mit der jeweiligen IT Die Softwarelösung ‚PKI2go‘ ermöglicht dabei die Anwendung von Zero-Trust-Sicherheitskonzepten bis in die Feldebene So sind die Daten bereits ab dem Sensor geschützt ik Ein Starter Kit besteht im einfachsten Fall aus einem ‚dummen‘ Sensor einem Perinode Sensor-Interface das das smarte Kommunikationsmodul enthält einem Peristart Medienwandler einer Stromquelle und zwei Ethernet-Kabeln – einem hybriden SPE-Kabel zur Verbindung der Komponenten und ein weiteres Ethernet-Kabel für den Anschluss an ein Standard Ethernet-Netzwerk einen Edge Computer oder ein Gateway Dr Karsten Walther ist Geschäftsführer von Perinet in Berlin Bi ld Wen ck e Lieb er Ph ot og ra ph y Event-Tipp Perinet auf der Hannover Messe Halle 11 Stand B55