Ethernet-APL

Ethernet-APL möjliggör direkt ethernet-anslutning med parkabel av enheter och sensorer i Ex-zonerna för processtekniska applikationer ("Ethernet i fält"). Den nya kommunikationsinfrastrukturen gör det på så sätt möjligt att konsekvent använda Ethernet i processindustrin.
Processanläggning
Prototyp för Ethernet-APL-switchar med ansluten sensor

Enkel Ethernet-anslutning av sensorer med hjälp av APL-fält-switchar

Vad är Ethernet-APL?

Förkortningen APL står för Advanced Physical Layer och innebär en vidareutveckling av fysisk dataöverföring i Ethernet-nätverk. Detta "fysiska lager" gör att Ethernet-data kan överföras med bara två ledare istället för som tidigare fyra eller åtta ledare.

Utöver ren kommunikation möjliggör tekniken även strömförsörjning av anslutna enheter via samma parkabel.

Ethernet-APL är alltså ett av flera exempel på Single Pair Ethernet (SPE) och möjliggör direkt anslutning av sensorer, så att kontinuerlig kommunikation möjliggörs även för de sista meterna av fältområdet.

Egenskaper för Ethernet-APL

APL-teknologin utmärker sig genom följande egenskaper:

  • Överbryggning av stora avstånd: trunk-längd upp till 1000 m, Spurs upp till 200 m
  • Användning i explosionsskyddade områden är möjlig (zoner 0, 1 och 2)
  • Interoperabilitet för enheter och system från olika tillverkare
  • Möjlig registrering och analys av stora mängder hjälpdata (Big Data) - nya lösningar kan realiseras för att öka tillgängligheten, som t.ex. Predictive Maintenance
  • Kostnadseffektiv modernisering av anläggningen tack vare användning av befintligt kablage och beprövade Ethernet-protokoll, som EtherNet/IP™, HART-IP, OPC UA och PROFINET

Vad är skillnaden mellan SPE och Ethernet-APL?

Single Pair Ethernet-tekniken omfattar olika standarder som stödjer olika datahastigheter och kabellängder och därför är lämpliga för olika applikationer. Man skiljer mellan standarderna 10BASE-T1S, 10BASE-T1L, 100BASE-T1 och 1000BASE-T1.

Jämförelse av överföringshastigheter och kabellängder för olika Ethernet-standarder

Advanced Physical Layer använder standarden 10BASE-T1-L från IEEE 802.3cg tillsammans med IEC TS 60079-47, 2021-03 (2-WISE)-standarden (2-WISE = 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) och stödjer metoder för explosionsskydd inklusive egensäkerhet. Ethernet-APL möjliggör därmed användning i explosionsfarliga områden och överbryggning av större avstånd upp till 1000 m vid 10 MBit/s.

Processanläggning med indikerat Ethernet-APL-nätverk

Ethernet-APL i processanläggningar

Var används Ethernet-APL?

Advanced Physical Layer möjliggör direkt anslutning av enheter och sensorer inom processtekniska applikationer i explosionsfarliga områden. Tack vare den direkta Ethernet-integreringen slipper man komplexa gateway-lösningar när data från fältområdet ska läsas av. Ethernet-APL är därmed den ekonomiska grunden och föregångaren för IIoT inom processautomation. Samtidigt möjliggörs nya koncept, som NAMUR Open Architecture (NOA) och Open Process Automation Standard (O-PAS™). Detta innebär att olika användargrupper kan dra nytta av den nya tekniken:

  • Driftsansvarig och användare
  • Leverantörer av styrsystem
  • EPC och systemintegratörer
  • Apparattillverkare

Konstruktion av ett APL-nätverk

Ethernet-APL kan användas både i kompakta anläggningar (t.ex. läkemedel, kemi) och i omfattande system inom processindustrin. För stora räckvidder används Spur- och Trunk-topologin.

De Ethernet-APL-switchar som installerats på fältet är avsedda för drift i explosionsfarliga områden (zon 1 och 2 eller division 2), så att alla stränga krav på explosionsskydd kan garanteras med kapslingsklasserna Ökad säkerhet eller Egensäkerhet.

Följande grafik visar en konceptuell layout baserad på aktiviteterna i Ethernet-APL-projektet, som avslutades i augusti 2022.

Interaktiv bildkarta: Konstruktion av ett APL-nätverk för omfattande anläggningar inom processindustrin
Power Switch
Ethernet-APL ansluts till den översta nivån i apparatskåpet med Power Switch. För att göra detta matar den strömmen och datakommunikationen till en eller flera trunk-portar. För detta ändamål försörjs Power Switch externt med spänning.
Trunk-kabel
Trunk-kablarna erbjuder hög effekt för försörjning av enheter samt långa kablar på upp till 1000 m mellan APL Field Switcharna i zon 1.
Field Switch
Field Switch har APL-Spur-portar som fältenheterna och instrumenten ansluts till. Den kan försörjas med ström via en Ethernet-APL-ledning (trunk) eller externt.
Fältenheter
Med Field Switch kan både kommunikationssignaler och energi distribueras till fältenheterna via Spur-ledningar (påsticksledningar).
Spur-kabel
Spur-kablarna har en lägre effekt med egensäkerhet för längder upp till 200 m i zon 0 som tillval.

Dessutom kan nätverkstopologin projekteras flexibelt, så att även kompakta layouter kan realiseras. I så fall kan trunken utelämnas, då APL-switcharna ansluter APL-spur-portarna direkt till standard-Ethernet.

Interaktiv bildkarta: Konstruktion av ett APL-nätverk för kompakta anläggningar
Field Switch
Field Switch har APL-Spur-portar som fältenheterna och instrumenten ansluts till. Den kan försörjas med ström via en Ethernet-APL-ledning (trunk) eller externt.
Spur-kabel
Spur-kablarna har en lägre effekt med egensäkerhet som tillval för längder upp till 200 m i zon 0.
Fältenheter
Med Field Switch kan både kommunikationssignaler och energi distribueras till fältenheterna via Spur-ledningar (påsticksledningar).
Överspänningsskydd
Produkterna skyddar mot transienta överspänningar och ger därmed ökad säkerhet och tillgänglighet i anläggningen.
Ladda ner whitepaper nu
Ta reda på mer om Ethernet-APL

Upplev fördelarna med APL-teknik (Advanced Physical Layer). I den dynamiska processindustrin möjliggör APL tillförlitlig och snabb kommunikation i farliga miljöer och sömlös Ethernet-integration på fältnivå. Ladda ner vårt whitepaper och upptäck den transformativa potentialen hos APL i den digitala tidsåldern.

Ladda ner whitepaper nu
Ethernet-APL-skrift framför en processanläggning
APL-apparatskåp framför en processapplikation

Ethernet-APL-produkterna är redan klara för serieproduktion och redo att användas redan idag

Vårt engagemang på området Ethernet-APL

Mellan 2018 och 2022 samarbetade Phoenix Contact i Ethernet-APL-projektet med andra ledande leverantörer av processteknik för att implementera en tvåtråds-Ethernet-lösning som uppfyller användarnas krav. Tillsammans med de standardiserande organisationerna PROFIBUS & PROFINET International, FieldComm Group, ODVA och OPC Foundation etablerade branschpartnerna en öppen standard baserad på ett nytt fysiskt lager för användning inom processautomation.

2019 presenterade Phoenix Contact de första fungerande prototyperna av Ethernet-APL-switchar i demoutrustning på NAMUR:s huvudmöte i slutet av 2019 och på forumet för antireflexbeläggning i februari 2020. För att ansluta data med en Ethernet-APL-switch och PLCnext Technology med en HMI och molnet använde NAMUR-Installation PROFINET-protokollet tillsammans med APL-projektpartners ABB, Endress+Hauser, KROHNE och SAMSON. På forumet för antireflexbeläggning demonstrerades anslutningen via Open Platform Communication UA tillsammans med ABB.

Idag finns det flera produktionsklara APL-produkter att tillgå och listan utökas kontinuerligt. Upptäck fördelarna även du.

Fler nya kommunikationstekniker Obruten kommunikation hela vägen ut till fältet

I många arbetsgrupper och standardiseringsprojekt håller man nu på att ta fram nya kommunikationsstandarder som OPC UA, TSN, SPE och 5G. De här nya teknologierna kan dock inte betraktas var för sig, utan bildar tillsammans framtidens kommunikation.
Phoenix Contact har med sina över 30 års erfarenhet en ledande position inom industriell kommunikationsteknik och engagerar sig därför i alla viktiga standardiseringskommittéer. Där utvecklar de nya kommunikationsstandarder för automation som är gemensam för alla tillverkare.

Ta reda på mer om de nya standarderna på våra sidor.