Prototyp av Ethernet APL switch med tilkoblet sensor

Enkel Ethernet-tilkobling av sensorer ved hjelp av APL Field switch

Hva menes med Ethernet-APL?

APL står for Advanced Physical Layer og innebærer en videreutvikling av den fysiske dataoverføringen i Ethernet-nettverk. Denne Physical Layer åpner for muligheten til å utveksle Ethernet-data over kun to tråder, i stedet for fire eller åtte, som har vært tilfelle så langt.

I tillegg til den rene kommunikasjonen åpner teknologien også for strømforsyning av tilkoblede enheter på samme lederpar (opsjon).

Ethernet-APL er dermed en av flere egenskaper i Single Pair Ethernet (SPE), og gjør at sensorer kan tilkobles direkte, slik at også gjennomgående kommunikasjon helt til aller siste meter på feltområder er mulig.

Hva er forskjellen mellom SPE og Ethernet-APL?

Teknologien Single Pair Ethernet omfatter forskjellige standarder, som støtter ulike datahastigheter og kabellengder og dermed er egnet for forskjellige anvendelser. Man skiller mellom standardene 10BASE-T1S, 10BASE-T1L, 100BASE-T1 og 1000BASE-T1.

En sammenligning mellom datahastighetene og kabellengdene til de forskjellige Ethernet-standardene

Advanced Physical Layer bruker 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 støtter metodene for eksplosjonsbeskyttelse, inkludert egensikkerhet. Ethernet APL åpner dermed for bruk på eksplosjonsfarlige områder og lasking av større avstander opptil 1000 m ved 10 mb/s.

Egenskaper ved Ethernet APL

APL-teknologien har følgende egenskaper:

  • Dekking av større avstander: Trunk-lengde opptil 1000 m, Spur opptil 200 m
  • Kan benyttes på eksplosjonsbeskyttede områder (soner 0, 1 og 2)
  • Interoperabilitet i enheter og systemer fra forskjellige produsenter
  • Innsamling og analyse av mange forskjellige tilleggsdata er mulig (Big Data) – nye løsninger som Predictive Maintenance for økt tilgjengelighet kan implementeres
  • Kostnadsgunstig modernisering av anlegget grunnet bruk av eksisterende kabler og velkjent Ethernet-protokoll, som EtherNet/IP™, HART-IP, OPC UA og PROFINET
Bilde av et prosessanlegg og et angitt Ethernet APL nettverk

Ethernet APL i prosessanlegg

Hvor benyttes Ethernet APL?

Advanced Physical Layer åpner for direkte tilkobling av enheter og sensorer på Ex-områdene i prosesstekniske anvendelser. Med den direkte Ethernet-integreringen kan omstendelige Gateway-løsninger bortfalle dersom man skal ha tilgang til data fra feltområdet. Ethernet APL er dermed det økonomiske utgangspunktet og banebryteren for IIoT innen prosessautomasjon. Samtidig åpner den for nye konsepter, som NAMUR Open Architecture (NOA) og Open Process Automation Standard (O-PAS™). Dermed vil forskjellige brukergrupper kunne dra nytte av den nye teknologien:

  • Driftsansvarlige og brukere
  • Leverandører av styresystemer
  • EPC-er og systemintegratorer
  • Utstyrsprodusenter

Oppsetting av APL-nettverk

Ethernet-APL kan brukes i både kompakte anlegg (f.eks. farmasi, kjemi) og i utstrakte anlegg innen prosessindustrien. For større rekkevidder brukes Trunk- og Spur-topologien.

Switchene Ethernet APL som er installert i felten er tiltenkt drift i eksplosjonsfarlige områder (sone 1 og 2 eller Division 2), slik at alle de strenge kravene til eksplosjonsbeskyttelse kan imøtekommes med beskyttelsesgradene økt sikkerhet eller egensikkerhet.

Oppsett av APL-nettverk for utstrakte anlegg innen prosessindustrien
Power switch
Ethernet APL kobles til det øverste nivået i automasjonskapet ved hjelp av Power switch. Effekten og datakommunikasjonen mates inn i en eller flere Trunk-porter. I den forbindelse forsynes Power switch med ekstern spenning.
Trunk-kabel
Trunk-kablene åpner for høy effekt for utstyrsforsyning samt større kabellengder opptil 1000 m mellom APL Field switcher i sone 1.
Field switch
Field switch har innganger for APL Spur som feltutstyret og instrumentene kobles til. Den kan forsynes med strøm via en Ethernet APL ledning (Trunk) eller eksternt.
Feltutstyr
Ved hjelp av Field switch kan både kommunikasjonssignaler og energi fordeles til feltutstyret via Spur.
Spur-kabel
Spur-kablene har lavere effekt med egensikkerhet (opsjon) for lengder opptil 200 m i sone 0.

Nettverkstopologien kan i tillegg prosjekteres fleksibelt, slik at også kompakte Layouts kan utformes. Her kan det gis avkall på Trunk-egenskapene ved at APL-switchene kobler portene for APL Spur direkte til standard Ethernet.

Oppbygging av et APL-nettverk for kompakte anlegg
Field switch
Field switch har innganger for APL Spur som feltutstyret og instrumentene kobles til. Den kan forsynes med strøm via en Ethernet APL ledning (Trunk) eller eksternt.
Spur-kabel
Spur-kablene har lavere effekt med egensikkerhet (opsjon) for lengder opptil 200 m i sone 0.
Feltutstyr
Ved hjelp av Field switch kan både kommunikasjonssignaler og energi fordeles til feltutstyret via Spur.
Logo Ethernet APL

Logo Ethernet APL prosjekt

Vårt engasjement rundt Ethernet-APL

Phoenix Contact arbeider på Ethernet APL prosjektet sammen med andre ledende leverandører av prosessteknikk med å utforme en totrådet Ethernet-løsning som imøtekommer brukernes behov. Sammen med standardiseringsorganisasjonene PROFIBUS & PROFINET International, FieldComm Group, ODVA og OPC Foundation etablerer industripartnerne for dette en åpen standard med utgangspunkt i et nytt fysisk sjikt for bruk innen prosessautomasjon.

Phoenix Contact presenterte de første funksjonelle prototypene av Ethernet APL switcher på NAMUR hovedforsamlingen i slutten av 2019 samt på ARC Forum i februar 2020. NAMUR installasjonen med APL-prosjektpartnerne ABB, Endress+Hauser, KROHNE og SAMSON benyttet PROFINET-protokollen for å koble dataene til en HMI og skyen ved hjelp av en Ethernet APL switch og teknologien PLCnext. På ARC-Forum kunne tilknytning via OPC UA presenteres sammen med ABB.

Flere nye kommunikasjonsteknologier Gjennomgående kommunikasjon frem til felten

For tiden oppstår det i mange komiteer og standardiseringsprosjekter nye kommunikasjonsstandarder som OPC UA, TSN, SPE og 5G. Disse nye teknologiene skal likevel ikke betraktes som uavhengige av hverandre, men danner sammen fremtidens kommunikasjon.
Som ledende teknologiaktør med mer enn 30 års erfaring innenfor industriell kommunikasjonsteknikk er Phoenix Contact delaktig i alle viktige standardiseringskomiteer. Her er vi med på å utforme den nye, produsentuavhengige kommunikasjonsstandarden for automatiseringen.

Du finner ut mer om de nye standardene på sidene våre.