Prototype af Ethernet-APL-switches med tilsluttet sensor

Enkel Ethernet-tilslutning af sensorer med hjælp fra APL Field switches

Hvad menes der med Ethernet-APL?

Forkortelsen APL står for Advanced Physical Layer, og det dækker videreudvikling af fysiske dataoverførsler i Ethernet-netværk. Dette Physical Layer gør det muligt at udveksle Ethernet-data ved hjælp af kun to ledninger i stedet for som hidtil fire eller otte ledninger.

Ud over ren kommunikation muliggør teknologien også valgfri strømforsyning af tilsluttede enheder på det samme ledningspar.

Ethernet-APL er således en af ​​flere versioner af Single Pair Ethernet (SPE) og muliggør direkte tilslutning af sensorer, så kontinuerlig kommunikation også gøres mulig over de sidste par meter i felten.

Hvad er forskellen på SPE og Ethernet-APL?

Single Pair Ethernet-teknologi omfatter forskellige standarder, som understøtter forskellige datahastigheder og kabellængder og er derfor velegnede til forskellige anvendelser. Man skelner mellem standarderne 10BASE-T1S, 10BASE-T1L, 100BASE-T1 og 1000BASE-T1.

Sammenligning af datahastigheder og kabellængder for de forskellige Ethernet-standarder

Advanced Physical Layer bruger 10BASE-T1-L-standarden fra IEEE 802.3cg sammen med IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE)-standard (2-WISE = 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) og understøtter metoder til beskyttelse mod eksplosioner inkl. egensikkerhed. Ethernet-APL muliggør således anvendelse i eksplosionsfarlige områder og dækning af store afstande op til 1000 m ved 10 Mbit/s.

Kendetegn ved Ethernet-APL

APL-teknologien udmærker sig ved følgende egenskaber:

  • Dækning af store afstande: Trunk-længde op til 1000 m, Spurs op til 200 m
  • Anvendelse i eksplosionsfarlige omgivelser mulig (zone 0, 1 og 2)
  • Interoperabilitet mellem enheder og systemer fra forskellige producenter
  • Indsamling og analyse af adskillige mulige yderligere data (big data) – nye løsninger såsom Predictive Maintenance for at øge tilgængeligheden kan implementeres
  • Økonomisk anlægsmodernisering takket være udnyttelse af eksisterende kablinger og velkendte Ethernet-protokoller, såsom EtherNet/IP™, HART-IP, OPC UA og PROFINET
Billede af et procesanlæg og et antydet Ethernet-APL netværk

Ethernet-APL i procesanlæg

Hvor anvendes Ethernet-APL?

Advanced Physical Layer muliggør en direkte tilslutning af enheder og sensorer i eksplosionsfarlige områder for procestekniske anvendelser. Takket være den direkte Ethernet-integrering kan komplekse gateway-løsninger udelades, hvis der skal hentes data fra feltområdet. Ethernet-APL er dermed det økonomiske grundlag og forløberen for IIoT inden for procesautomation. Samtidig muliggør det nye koncepter, som f.eks. NAMUR Open Architecture (NOA) eller Open Process Automation Standard (O-PAS™). Forskellige brugergrupper kan drage fordel af den nye teknologi:

  • Operatører og brugere
  • Leverandører af styresystemer
  • EPC'er og systemintegratorer
  • Apparatproducenter

Opbygning af et APL-netværk

Ethernet APL kan bruges både i kompakte anlæg (f.eks. farmaceutiske, kemiske) og i store anlæg i procesindustrien. Til store rækkevidder anvendes Trunk- og Spur-topologien.

Ethernet APL-switches installeret i felten er beregnet til drift i potentielt eksplosive områder (zone 1 og 2 eller division 2), så alle høje krav til eksplosionsbeskyttelse kan garanteres med den forhøjede sikkerhed gennem kapslingsklasser eller egensikkerhed.

Opbygning af APL-netværk til store anlæg inden for procesindustrien
Power switch
Ethernet-APL bliver forbundet til det øverste niveau i styretavlen vha. Power switchen. For at gøre dette leverer den effekten og datakommunikationen til en eller flere Trunk-porte. Power switchen forsynes her eksternt med spænding.
Trunk-kabel
Trunk-kablerne tilbyder høj ydelse til forsyning af enheder såvel som lange kabellængder på op til 1000 m mellem APL-Field switches i zone 1.
Field switch
Field switchen har APL-Spur-porte, som fieldkomponenterne og instrumenterne tilsluttes. Den kan forsynes med strøm via en Ethernet-APL-ledning (Trunk) eller eksternt.
Fieldkomponenter
Ved hjælp af Field switchen kan både kommunikationssignaler og energi fordeles til fieldkomponenterne via Spurs.
Spur-kabel
Spur-kablerne har en lavere ydelse med valgfri egensikkerhed til længder op til 200 m i zone 0.

Derudover kan netværkstopologien konfigureres fleksibelt, så kompakte layouts også kan implementeres. Her kan egenskaberne for Trunks undværes, da APL-switches forbinder APL-Spur-porte direkte til standard-Ethernet.

Opbygning af et APL-netværk til kompakte anlæg
Field switch
Field switchen har APL-Spur-porte, som fieldkomponenterne og instrumenterne tilsluttes. Den kan forsynes med strøm via en Ethernet-APL-ledning (Trunk) eller eksternt.
Spur-kabel
Spur-kablerne har en lavere ydelse med valgfri egensikkerhed til længder op til 200 m i zone 0.
Fieldkomponenter
Ved hjælp af Field switchen kan både kommunikationssignaler og energi fordeles til fieldkomponenterne via Spurs.
Logo Ethernet-APL

Logo for Ethernet-APL projekt

Vores engagement inden for Ethernet-APL

I Ethernet APL-projektet arbejder Phoenix Contact sammen med andre førende procesteknologileverandører om at implementere en to-leder-Ethernet-løsning, som opfylder brugernes krav. Sammen med standardiseringsorganisationerne PROFIBUS & PROFINET International, FieldComm Group, ODVA og OPC Foundation etablerer de industrielle partnere en åben standard baseret på et nyt fysisk lag til brug i procesautomatisering.

Phoenix Contact præsenterede de første funktionsegnede prototyper af Ethernet APL-switches i demo-enheder på NAMURs hovedmøde i slutningen af ​​2019 og på ARC Forum i februar 2020. NAMUR-installationen med APL-projektpartnerne ABB, Endress+Hauser, KROHNE & SAMSON brugte PROFINET-protokollen til at forbinde data med en HMI og skyen ved hjælp af en Ethernet APL-switch og PLCnext-teknologi. På ARC Forum kunne der sammen med ABB vises tilslutninger via OPC UA.

Flere nye kommunikationsteknologier Gennemgående kommunikation helt ud i felten

I mange udvalg og standardiseringsprojekter opstår der i øjeblikket nye kommunikationsstandarder som OPC UA, TSN, SPE og 5G. Disse nye teknologier skal ikke ses som uafhængige af hinanden, men udgør som et samlet hele fremtiden for kommunikation.
Som teknologisk førende med mere end 30 års erfaring inden for industriel kommunikationsteknologi er Phoenix Contact involveret i alle vigtige standardiseringsudvalg. Her er vi beskæftigede med for dig at udforme den nye, producentuafhængige kommunikationsstandard til automatisering.

På vores sider kan du få mere at vide om de nye standarder.