Prototip al switch-ului Ethernet-APL cu senzor conectat

Conectare prin Ethernet simplă a senzorilor cu ajutorul switch-urilor de câmp APL

Ce înțelegeți prin Ethernet-APL?

Acronimul APL provine de la Advanced Physical Layer (strat fizic avansat) și reprezintă o evoluție a transmisiei de date fizice în rețele Ethernet. Acest strat fizic oferă posibilitatea de a transfera date Ethernet prin intermediul a doar doi conductori și nu prin patru sau opt ca până acum.

Pe lângă comunicarea fără interferențe, tehnologia facilitează în mod opțional și alimentarea cu energie electrică a aparatelor conectate prin aceeași pereche de conductori.

Ethernet-APL este una dintre numeroasele variante ale Single Pair Ethernet (SPE) și permite conectarea directă a senzorilor, astfel încât să fie posibilă și comunicarea continuă pe ultimii metri din raza câmpului.

Care este diferența dintre SPE și Ethernet-APL?

Tehnologia Single Pair Ethernet cuprinde diferite standarde care oferă diverse rate de transfer de date și lungimi de cablu, fiind astfel adecvată pentru diferite aplicații. Pot fi menționate standardele 10BASE-T1S, 10BASE-T1L, 100BASE-T1 și 1000BASE-T1.

Comparație a ratelor de transfer de date și lungimilor de cablu ale diferitelor standarde Ethernet

Advanced Physical Layer utilizează standardul 10BASE-T1-L din IEEE 802.3cg împreună cu standardul IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE) (2-WISE - Ethernet cu siguranță intrinsecă cu 2 conductori) și susține metodele de protecție împotriva exploziei, inclusiv siguranța intrinsecă. Ethernet-APL permite utilizarea în domenii ce prezintă potențial exploziv și acoperirea distanțelor mari de până la 1000 m la viteze de 10 Mbps.

Caracteristici ale Ethernet-APL

Tehnologia APL se remarcă prin următoarele funcții:

  • Acoperirea distanțelor mari: lungimea cablului master până la 1000 m, lungimea cablului de derivație până la 200 m
  • Utilizare posibilă în zone protejate împotriva exploziilor (zonele 0, 1 și 2)
  • Interoperabilitatea aparatelor și a sistemelor oferite de diferiți producători
  • Posibilitate de colectare și analizare a numeroaselor date suplimentare (Big Data) – pot fi implementate noi soluții precum Predictive Maintenance (întreținere predictivă) pentru îmbunătățirea disponibilității
  • Modernizare avantajoasă din punct de vedere al costurilor a instalației, grație utilizării cablajelor disponibile și protocoalelor de Ethernet cu o eficacitate testată, precum EtherNet/IP™, HART-IP, OPC UA și PROFINET
Imagine cu o instalație de prelucrare și o sugestie de rețea Ethernet-APL

Ethernet-APL în instalații de prelucrare

În ce domenii se utilizează Ethernet-APL?

Advanced Physical Layer facilitează conectarea directă a aparatelor și senzorilor în cazul aplicațiilor de tehnică de prelucrare în zone cu pericol de explozie. Prin integrarea directă a Ethernet se poate renunța la soluțiile gateway laborioase pentru accesarea datelor din câmp. Ethernet-APL este baza economică și elementul de stimulare pentru internetul industrial al obiectelor în automatizarea proceselor. În același timp, acesta facilitează concepte noi, precum NAMUR Open Architecture (NOA) sau Open Process Automation Standard (O-PAS™). De noua tehnologie pot profita diferite grupuri de utilizatori:

  • Operatori și utilizatori
  • Furnizori de sisteme de control
  • EPC-uri și integratori de sistem
  • Producători de dispozitive

Structura unei rețele APL

Ethernet-APL poate fi utilizat atât în instalații compacte (de ex. domeniul farmaceutic, industria chimică), cât și în variante extinse în industria de prelucrare. Pentru raze de acțiune mari, se folosește topologia master și de derivație.

Switch-urile Ethernet-APL instalate în câmp sunt prevăzute pentru operarea în domenii ce prezintă potențial exploziv (Zona 1 și 2 sau diviziunea 2), pentru a garanta respectarea tuturor cerințelor de protecție împotriva exploziilor prin siguranță sporită sau siguranță intrinsecă.

Structura unei rețele APL pentru instalații extinse în industria de prelucrare
Power Switch
Ethernet-APL este conectat la cel mai înalt nivel din tabloul de distribuție prin Power Switch. Astfel, acesta poate realiza alimentarea cu energie și comunicarea datelor printr-unul sau mai multe porturi de cablu master. În acest sens, Power Switch este alimentat cu tensiune din exterior.
Cablu master
Cablurile master oferă un nivel ridicat de putere pentru alimentarea aparatelor și lungimi mari ale cablurilor de până la 1000 m între switch-urile de câmp APL din zona 1.
Switch de câmp
Switch-ul de câmp dispune de porturi de derivație APL la care sunt conectate dispozitive de câmp și instrumente. Astfel, acesta poate fi alimentat cu energie electrică prin intermediul unui cablu Ethernet-APL (cablu master) sau extern.
Dispozitive de câmp
Cu ajutorul switch-ului de câmp se pot transmite energie și semnale de comunicare către dispozitivele de câmp prin cablurile de derivație.
Cabluri de derivație
Cablurile de derivație transmit o putere redusă cu siguranță intrinsecă opțională pentru lungimi de până la 200 m în zona 0.

De asemenea, topologia rețelei poate fi proiectată în mod flexibil, fiind astfel posibilă și realizarea unor formate compacte. În acest sens se poate renunța la varianta de cablu master în care switch-urile APL conectează direct porturile de derivație APL la Ethernet-ul standard.

Structura unei rețele APL pentru instalații compacte
Switch de câmp
Switch-ul de câmp dispune de porturi de derivație APL la care sunt conectate dispozitive de câmp și instrumente. Astfel, acesta poate fi alimentat cu energie electrică prin intermediul unui cablu Ethernet-APL (cablu master) sau extern.
Cabluri de derivație
Cablurile de derivație transmit o putere redusă cu siguranță intrinsecă opțională pentru lungimi de până la 200 m în zona 0.
Dispozitive de câmp
Cu ajutorul switch-ului de câmp se pot transmite energie și semnale de comunicare către dispozitivele de câmp prin cablurile de derivație.
Logo Ethernet-APL

Logo al proiectului Ethernet-APL

Angajamentul nostru în domeniul Ethernet-APL

În cadrul proiectului Ethernet-APL, Phoenix Contact colaborează cu alți furnizori de tehnică de prelucrare pentru a realiza o soluție Ethernet bifilară care îndeplinește cerințele utilizatorilor. Alături de organizațiile de standardizare PROFIBUS & PROFINET International, FieldComm Group, ODVA și OPC Foundation, partenerii industriali stabilesc un standard deschis pe baza unui nou nivel fizic pentru utilizarea în automatizarea proceselor.

Phoenix Contact a prezentat primele prototipuri funcționale de switch-uri Ethernet-APL în cadrul reuniunii principale NAMUR de la sfârșitul anului 2019, precum și în cadrul forumului ARC din februarie 2020. Instalația NAMUR cu partenerii de proiect APL ABB, Endress+Hauser, KROHNE și SAMSON a utilizat protocolul PROFINET pentru a realiza conexiuni de date către HMI și Cloud cu ajutorul unui switch Ethernet-APL și al PLCnext Technology. În cadrul forumului ARC am putut demonstra alături de ABB conectarea prin OPC UA.

Alte tehnologii de comunicație noi Comunicare permanentă până în câmp

În multe comisii și proiecte de standardizare apar pe moment standarde de comunicație noi, precum OPC (Open Platform Communication) UA, TSN, SPE și 5G. Aceste tehnologii noi nu trebuie însă considerate independente unele de altele, ci împreună formează comunicația viitorului.
În calitate de lider în tehnologie, cu peste 30 de ani de experiență în domeniul tehnologiei de comunicație industrială, Phoenix Contact este implicată în toate comisiile importante de standardizare. În aceste comisii proiectăm pentru dumneavoastră noul standard de comunicație pentru automatizare, independent de producător.

Aflați mai multe despre noile standarde de pe paginile noastre.