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Innovation im Brandschutz: Effizienz und Zuverlässigkeit dank smarter Vernetzung 

Im ersten Teil unserer Serie „Innovation im Brandschutz“ haben wir die Herausforderungen bei der Neuentwicklung eines hochverfügbaren Funkenlöschsystems vorgestellt. Im zweiten Teil tauchen wir tiefer ein: Wir zeigen, wie Single Pair Ethernet (SPE) und Power over Data Line (PoDL) die Basis für eine völlig neue Systemarchitektur bilden – kompakter, robuster und intelligenter.

Durch die konsequente Integration dieser Technologien konnte ein skalierbares, energieeffizientes System realisiert werden, das in puncto Diagnosefähigkeit, Redundanz und Zuverlässigkeit neue Maßstäbe in der Brandschutztechnik setzt.

SPE und PoDL: Ein technologischer Durchbruch für Brandschutzsysteme

Single Pair Ethernet und Power over Data Line repräsentieren zusammen einen Paradigmenwechsel in der Vernetzung von industriellen Endgeräten. Während traditionelle Ethernet-Verbindungen mindestens zwei Adernpaare erfordern, kommt SPE mit nur einem Paar aus - bei gleichzeitiger Unterstützung von Distanzen bis zu 1000 Metern. PoDL erweitert dieses Konzept, indem es die Übertragung von Energie (bis zu 50 Watt bei 48 Volt) über dasselbe Adernpaar ermöglicht.

In der entwickelten Lösung setzt SYS TEC electronic SPE mit 10BASE-T1L für Datenübertragung mit Kabellängen bis 500 Meter sowie PoDL mit einer Ausgangsleistung von bis zu 40W pro Knoten bei 53V DC ein. Diese Kombination ermöglicht im Kontext des Funkenlöschsystems:

• Stromversorgung der dezentralen Steuerungsmodule über dieselbe Leitung, die auch zur Datenübertragung dient
• Erhebliche Vereinfachung der Verkabelung, was Platz- und Gewichtseinsparungen sowie reduzierte Installationskosten bedeutet
• Permanente Echtzeitüberwachung der Verbindungen und Isolation
• Höhere Zuverlässigkeit durch Eliminierung potentieller Fehlerquellen wie separate Kabel und Steckverbinder
• Unterstützung für zwei unabhängige Ringtopologien für höchste Verfügbarkeit

PoDL-Implementierung

Die technische Implementierung von PoDL im System umfasst sowohl hardware- als auch softwareseitige Aspekte. Das F-Board stellt für jedes dezentrale Steuerungsmodul (Ranger) Energie bereit - wahlweise über eine Anschlussklemme oder über PoDL. Die Ausgangsleistung pro angeschlossenem Ranger wird durch die CPU auf dem F-Board gemessen und diese Information dem System bereitgestellt.

Besonders hervorzuheben ist, dass das System eine modernisierte Variante des PoDL-Standards implementiert:

• Nach dem Start des F-Boards ist die Versorgungsspannung zum Ranger zunächst ausgeschaltet und wird erst durch die Anwendung auf dem ISB eingeschaltet
• Die Bestimmung der Power-Class (Klassifizierung Powered Device) wird nicht standardmäßig unterstützt, was die Implementierung vereinfacht
• Das System bietet Schutzfunktionen wie zyklische Spannungsmessung und automatische Abschaltung bei Überschreiten kritischer Werte (>58V)

Einzigartigkeit der Lösung im Brandschutzsektor

Nach eingehender Recherche und Analyse des aktuellen Stands der Technik kann festgestellt werden, dass die entwickelte Lösung ein Novum im Bereich der Brandschutztechnik darstellt. Während SPE und PoDL als Technologien bereits in anderen Bereichen existieren, ist die konsequente Anwendung in einem sicherheitskritischen Brandschutzsystem außerhalb des Automotive-Sektors bislang einzigartig.

Typische Einsatzgebiete für SPE/PoDL waren bisher:

1. Automobilindustrie: Als ursprüngliches Anwendungsgebiet, um Gewicht und Komplexität der Verkabelung in Fahrzeugen zu reduzieren
2. Prozessindustrie: Für die Vernetzung von Sensoren und Aktoren über große Distanzen, jedoch meist ohne die sicherheitskritischen Anforderungen eines Brandschutzsystems
3. Gebäudeautomation: Einfache Anwendungen wie Lichtsensoren oder Zugangskontrollen

Die Besonderheit der SYS TEC-Lösung liegt in der Kombination aus:

• Einsatz in einem sicherheitskritischen System mit höchsten Anforderungen an Funktionale Sicherheit
• Modularer Architektur mit energie- und datenführender Vernetzung
• Integration von Diagnosefunktionen nach relevanten Brandschutznormen
• Redundanten Energiemanagement-Funktionen mit unterbrechungsfreier Stromversorgung

Im Bereich der Brandschutztechnik wurden bisher typischerweise proprietäre Bussysteme oder Standardlösungen wie klassisches Ethernet mit separater Energieversorgung eingesetzt. Der Einsatz von Single Pair Ethernet mit Power over Data Line stellt damit einen signifikanten Technologiesprung dar, der die Vorteile der Ethernet-Kommunikation mit erheblich reduziertem Installations- und Wartungsaufwand verbindet.

Im letzten Teil unserer Serie werfen wir noch einen Blick auf diverse praxisrelevante Aspekte unserer technologischen Lösung. Welche Herausforderungen galt es zu überwinden und wie konnte unser Team diese komplexen Anforderungen implementieren? Welchen konkreten Nutzen können Kunden im Bereich vernetzter Sicherheitssysteme aus der Technologielösung von SYS TEC electronic ziehen?  Bleiben Sie dran!

Zu den weiteren Teilen unserer Artikelserie "Innovation im Brandschutz": 

• Teil 1: Innovation im Brandschutz: SPE und PoDL in Funkenlöschsystemen
• Teil 3: TBA