Az Ethernet APL switch prototípusa csatlakoztatott érzékelővel

Egyszerű csatlakozás az Ethernethez az APL Field Switch segítségével

Mi az az Ethernet APL?

Az APL az Advanced Physical Layer (fejlett fizikai réteg) kifejezés rövidítése, és az Ethernet hálózatok fizikai adatátvitelének továbbfejlesztését jelenti. Ez a fizikai réteg lehetőséget teremt arra, hogy az Ethernet-adatokat csupán két vezetékéren keresztül át lehessen vinni, az eddig szokásos négy vagy nyolc vezetékér helyett.

Ez a technológia a tiszta kommunikáció mellett opcionálisan lehetővé teszi ugyanazon az érpáron keresztül a csatlakoztatott készülékek tápellátását is.

Az Ethernet APL tehát egyike az egy érpáras Ethernet (Single Pair Ethernet, SPE) többféle megjelenési formájának, és lehetővé teszi az érzékelők közvetlen bekötését úgy, hogy az átfogó kommunikáció a terepen megtett utolsó méterig is megvalósulhat.

Mi a különbség az SPE és az Ethernet-APL között?

Az egy érpáras Ethernet különböző technológiákat foglal magában, amelyek különböző adatátviteli sebességeket és kábelhosszakat támogatnak, így különböző alkalmazásokhoz használhatók. Így megkülönböztetjük a 10BASE-T1S, 10BASE-T1L, 100BASE-T1 és 1000BASE-T1 szabványokat.

A különböző Ethernet szabványok adatátviteli sebességeinek és kábelhosszainak összehasonlítása

Az Advanced Physical Layer a 10BASE-T1-L szabványt használja az IEEE 802.3cg részeként, valamint az IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE) szabványt (2-WISE = 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet, kétvezetékes gyújtószikramentes Ethernet), és támogatja a robbanásvédelem módszereit, beleértve a gyújtószikra-mentességet. Az Ethernet APL lehetővé teszi tehát a használatot az Ex területeken is, valamint a nagy, max. 1000 m távolságok áthidalását 10 Mbit/s sebességgel.

Az EtherNet APL jellemzői

Az APL technológia a következő tulajdonságokkal tűnik ki:

  • Nagy távolságok áthidalása: gerincvonalak (trönk) max. 1000 m, leágazások (spur) max. 200 m
  • Alkalmazható robbanásvédett területeken (0., 1. és 2. zónák)
  • Különböző gyártók készülékei és rendszerei képesek együttműködni
  • Lehetőség van számos kiegészítő adat gyűjtésére és elemzésére (Big Data) – új megoldások (pl. megelőző karbantartás) valósíthatók meg a rendelkezésre állás növeléséhez
  • A berendezések kedvező költségű modernizálása a meglévő kábelezés és a jól bevált Ethernet protokollok (pl. EtherNet/IP™, HART-IP, OPC UA és PROFINET) használatának köszönhetően
Egy folyamatberendezés és egy jelzett Ethernet APL hálózat képe

Ethernet APL a folyamatberendezésekben

Hol használják az Ethernet APL-t?

Az Advanced Physical Layer lehetővé teszi a készülékek és érzékelők közvetlen csatlakoztatását a folyamattechnikai alkalmazások robbanásveszélyes zónáiban. A közvetlen Ethernet-integráció révén nincs szükség költséges átjáró-megoldásokra, ha el kell érni a terepi adatokat. Az Ethernet APL ezáltal gazdaságos alapot képez és úttörő szerepet játszik a folyamatautomatizálás IIoT rendszerei terén. Egyidejűleg új koncepciókat tesz lehetővé, ilyen pl. a NAMUR Open Architecture (NOA) vagy az Open Process Automation Standard (O-PAS™). Az új technológiát tehát különböző felhasználói csoportok hasznosíthatják:

  • üzemeltetők és felhasználók,
  • az irányító rendszerek szállítói,
  • EPC-k és rendszerintegrátorok,
  • készülékgyártók.

Egy APL hálózat felépítése

Az Ethernet APL mind a feldolgozóipar kompakt berendezéseiben (pl. gyógyszergyártás, vegyipar), mind kiterjedt létesítményeiben felhasználható. A nagy hatótávolságokhoz a „gerincvezeték és leágazások” (trunk & spur) topológiát használják.

A terepen installált Ethernet APL switchek alkalmasak a robbanásveszélyes területeken (1. és 2. zóna, vagy 2. divízió) való üzemeltetésre úgy, hogy garantálni lehet a robbanásvédelem valamennyi szigorú követelményének teljesítését a fokozott biztonság vagy a gyújtószikra-mentesség védettségi fokozataival.

Egy APL hálózat felépítése a feldolgozóipar kiterjedt létesítményei számára
Power Switch
Az Ethernet-APL a Power Switch segítségével köthető össze a kapcsolószekrényben található legfelső szinttel. Ebből a célból betáplálja a teljesítményt, és átviszi az adatkommunikációt egy vagy több gerincvonali portba. A Power Switch ehhez kívülről kapja a tápfeszültséget.
Gerinckábelek
A gerinckábelek nagy teljesítményt kínálnak a készülékek tápellátásához, valamint max. 1000 méteres kábelhosszakat az APL Field Switch-ek között az 1. zónában.
Field Switch
A Field Switch APL leágazási portokkal van ellátva, amelyekre a terepi készülékeket és berendezéseket lehet csatlakoztatni. Az áramellátást Ethernet vezetéken (trönk, gerincvezeték) keresztül vagy kívülről lehet megvalósítani.
Terepi készülékek
A Field Switch segítségével mind a kommunikációs jeleket, mind az energiát el lehet osztani a leágazó vezetékeken (spur) keresztül a terepi készülékek között.
Leágazó kábelek
A leágazó kábelek kisebb teljesítményeket visznek át opcionális gyújtószikra-mentességgel, max. 200 méter hosszon a 0. zónában.

A hálózat topológiáját ezenkívül rugalmasan lehet megtervezni úgy, hogy kisméretű elrendezések is megvalósíthatók. A gerincvezeték el is hagyható úgy, hogy az APL switchek az APL leágazási portokat közvetlenül a standard Ethernethez kapcsolják.

Kompakt berendezésekhez való APL hálózatok felépítése
Field Switch
A Field Switch APL leágazási portokkal van ellátva, amelyekre a terepi készülékeket és berendezéseket lehet csatlakoztatni. Az áramellátást Ethernet vezetéken (trönk, gerincvezeték) keresztül vagy kívülről lehet megvalósítani.
Leágazó kábelek
A leágazó kábelek kisebb teljesítményeket visznek át opcionális gyújtószikra-mentességgel, max. 200 méter hosszon a 0. zónában.
Terepi készülékek
A Field Switch segítségével mind a kommunikációs jeleket, mind az energiát el lehet osztani a leágazó vezetékeken (spur) keresztül a terepi készülékek között.
Az Ethernet APL logója

Az Ethernet APL projekt logója

Elkötelezettek vagyunk a Ethernet APL területe iránt

Az Ethernet APL projektben a Phoenix Contact együttműködik a folyamattechnika többi vezető gyártójával egy olyan kétvezetékes Ethernet megoldás megvalósításában, amely megfelel a felhasználók követelményeinek. A PROFIBUS & PROFINET International, FieldComm Group, ODVA és OPC Foundation szabványosítási szervezetekkel együtt az ipari partnerek egy új, nyílt szabványt dolgoznak ki a folyamatautomatizálás számára egy új fizikai réteg alapján.

A Phoenix Contact az Ethernet APL switch első működőképes prototípusait a NAMUR felső szintű ülésén 2019 végén, valamint az ARC Forum keretében 2020 februárjában mutatta be. Az ABB, Endress+Hauser, KROHNE und SAMSON APL-projektpartnerekkel együtt létrehozott NAMUR-installáció a PROFINET protokollt használta arra, hogy adatokat cseréljen egy Ethernet APL switch és a PLCnext technológia segítségével egy HMI és a felhő között. Az ARC Forum keretében bemutatott, az ABB-vel együtt létrehozott megoldás az OPC UA közvetítésével hozta létre a kapcsolatot.

További új kommunikációs technológiák Átfogó kommunikáció egészen a terepig

Sok testületben és szabványosítási projektben jelenleg is dolgozunk új kommunikációs szabványokon; ilyen pl. az OPC UA, TSN, SPE és 5G. Ezek az új technológiák azonban nem tekinthetők egymástól függetlennek, hanem együtt jelentik a jövő kommunikációját.
,A Phoenix Contact, mint az ipari kommunikációs technika területén több mint 30 éves tapasztalattal rendelkező technológiailag vezető gyártó, részt vesz az összes fontos szabványosítási testület tevékenységében. Ott másokkal együtt alakítjuk ki a jövő gyártóktól független, új kommunikációs szabványát az automatizálás számára.

Tudjon meg többet ezeken az oldalakon az új szabványokról.