Ethernet-APL
Facile collegamento Ethernet di sensori tramite switch APL Field
Cos'è l'Ethernet-APL?
APL è l'abbreviazione di Advanced Physical Layer, un'evoluzione della trasmissione fisica dei dati nelle reti Ethernet. Questo Physical Layer consente di scambiare i dati Ethernet solo tramite due fili, invece che tramite quattro o otto fili come finora.
Oltre alla comunicazione vera e propria, tale tecnologia permette anche opzionalmente di alimentare i dispositivi collegati sulla stessa coppia di fili.
Ethernet-APL rappresenta quindi una delle diverse versioni di Single Pair Ethernet (SPE) e consente il collegamento diretto dei sensori così da garantire la comunicazione continua anche sugli ultimi metri nel campo.
Caratteristiche di Ethernet-APL
La tecnologia APL presenta le seguenti caratteristiche:
- Superamento di grandi distanze: lunghezza del trunk fino a 1.000 m, Spur fino a 200 m
- Possibile impiego in aree protette contro le esplosioni (zone 0, 1 e 2)
- Interoperabilità di dispositivi e sistemi di diversi produttori
- Possibilità di raccolta e analisi di numerosi dati aggiuntivi (Big Data): nuove soluzioni implementabili come la Predictive Maintenance (manutenzione predittiva) per l'aumento della disponibilità
- Modernizzazione economica degli impianti grazie all'uso del cablaggio esistente e dei collaudati protocolli Ethernet, come EtherNet/IP™, HART-IP, OPC UA e PROFINET
Qual è la differenza tra SPE ed Ethernet-APL?
La tecnologia Single Pair Ethernet comprende diversi standard che supportano diverse velocità dati e lunghezze cavi e quindi sono adatti a diverse applicazioni. Si distingue tra gli standard 10BASE-T1S, 10BASE-T1L, 100BASE-T1 e 1000BASE-T1.
L'Advanced Physical Layer usa lo standard 10BASE-T1-L della IEEE 802.3cg e lo standard IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE) (2-WISE = 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) e supporta metodi della protezione da esplosioni, inclusa la sicurezza intrinseca. Ethernet-APL consente quindi l'uso in zone a pericolo di esplosione e il superamento di grandi distanze fino a 1.000 m a 10 MBit/s.
Ethernet-APL negli impianti di processo
Dove viene utilizzata la tecnologia Ethernet-APL?
L'Advanced Physical Layer consente di eseguire un collegamento diretto di dispositivi e sensori nelle zone Ex delle applicazioni della tecnica di processo. Tramite l'integrazione Ethernet diretta è possibile rinunciare a complicate soluzioni gateway per accedere a dati dal campo. La tecnologia Ethernet-APL rappresenta quindi la base economica e il precursore dell'IIoT nell'automazione dei processi. Allo stesso tempo, permette di realizzare nuovi sistemi come il NAMUR Open Architecture (NOA) o l'Open Process Automation Standard (O-PAS™). Diversi gruppi di utenti possono quindi trarre vantaggio dalla nuova tecnologia:
- Gestori e utenti
- Fornitori di sistemi di controllo
- EPC e system integrator
- Produttori di dispositivi
Struttura di una rete APL
Ethernet-APL può essere utilizzato in impianti compatti (ad esempio in quelli farmaceutici, chimici), nonché in impianti estesi dell'industria di processo. La topologia trunk e di derivazione è utilizzata per coperture elevate.
Gli switch Ethernet-APL installati in campo sono previsti per l'uso in zone a potenziale rischio di esplosione (zona 1 e 2 o divisione 2) in modo da poter soddisfare tutti gli elevati requisiti per la protezione dalle esplosioni con i gradi di protezione sicurezza aumentata o sicurezza intrinseca.
Il grafico seguente mostra un layout concettuale basato sulle attività del progetto Ethernet-APL, concluso nell'agosto 2022.
Inoltre, la topologia della rete può essere progettata in modo flessibile così da poter realizzare anche layout compatti. In questo caso, è possibile rinunciare alla versione trunk facendo in modo che gli switch APL colleghino le porte di derivazione APL direttamente all'Ethernet standard.
I prodotti Ethernet-APL sono già pronti per la produzione in serie e sono utilizzabili fin da subito
Il nostro impegno nel settore Ethernet-APL
Nell'ambito del progetto Ethernet-APL, tra il 2018 e il 2022 Phoenix Contact ha collaborato con altri fornitori di spicco operanti nel settore della tecnologia di processo al fine di realizzare una soluzione Ethernet a due fili che soddisfi le esigenze degli utenti. In collaborazione con gli organismi di normalizzazione PROFIBUS & PROFINET International, FieldComm Group, ODVA e OPC Foundation, i partner industriali hanno realizzato uno standard aperto basato su un nuovo livello fisico per l'uso nell'automazione di processo.
Durante l'assemblea generale di NAMUR tenutasi a fine 2019 e il forum di ARC a febbraio 2020, Phoenix Contact ha presentato i primi prototipi funzionanti di switch Ethernet-APL all'interno di dimostratori. Per collegare i dati a una HMI e al cloud, tramite switch Ethernet-APL e PLCnext Technology, l'installazione di NAMUR, realizzata con i partner del progetto APL ABB, Endress+Hauser, KROHNE e SAMSON, utilizzava il protocollo PROFINET. In collaborazione con ABB, al forum ARC è stato possibile mostrare il collegamento tramite OPC UA.
Oggi sono già disponibili diversi prodotti APL pronti per la produzione in serie e l'elenco viene costantemente ampliato. Mettici alla prova e ti convincerai.
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