Forstå Ethernet-APL

Ethernet-APL står for Advanced Physical Layer – en teknologi, der er designet til at understøtte flere industrielle kommunikationsprotokoller, herunder PROFINET, EtherNet/IP, OPC-UA og HART-IP.

Udviklingen af Ethernet-APL begyndte i 2018 under initiativet kendt som APL-projektet, der samlede et bredt konsortium af organisationer med henblik på at forbedre eksisterende IEEE- og IEC-standarder. Tilgangen udnyttede etablerede standarder med henblik på at sikre en stærk markedstilpasning og interoperabilitet.

Denne teknologi bruger et skærmet to-ledet kabel, der muliggør loop-drevet kommunikation med en pålidelig og ligefrem netværksstruktur og -topologi. Ethernet-APL fungerer i fuld duplex-tilstand, understøtter kabellængder på op til 1.000 meter og leverer data med 10 Mbit/s.

Ethernet-APL giver betydelige fordele for industrielle kommunikationssystemer:

• Protokolfleksibilitet: Understøtter udbredte og standardiserede Ethernet-protokoller.
• Forenklet netværkskonfiguration: Reducerer kompleksiteten i opsætning og vedligeholdelse.
• Ensartede værktøjer til IT og OT: Muliggør konsekvent fejlfinding på tværs af domæner.
• Minimal installationsindsats: Reducerer tid og omkostninger til implementering.
• To-ledet kabel: Kombinerer data- og strømoverførsel på et enkelt kabel.
• Mulighed for udvidet afstand: Fungerer pålideligt over afstande på op til 1.000 meter.
• Eksplosionsbeskyttelse: Indeholder klassificeringer og certificeringer for farlige områder og egensikkerhed.
• Elektrisk stabilitet: Overspændingsbeskyttelse og modstandsdygtighed over for elektromagnetisk interferens.
• Understøttelse af migration: Giver mulighed for at genbruge type A-feltbuskabler og lette overgangen.

Ethernet-APL understøtter forskellige topologier: stamme-og-spor- eller stjernetopologi. Forbindelserne er kun punkt-til-punkt mellem hver forbindelse med de switche, der udgør et segment.

Hver Ethernet-APL-switch isolerer kommunikationen mellem segmenterne og eliminerer enhver forstyrrelse som f.eks. krydstale. Det beskytter også kommunikationen mod problemer eller interferens fra enheder i forskellige segmenter.

Her kan du finde de tekniske egenskaber, der gælder for Ethernet-APL:

Når vi taler om switche, har vi også to punkter, der muliggør topologisk fleksibilitet. For det første har vi power-switche, der leverer strøm og kommunikation i en eller flere trunk-porte. De får strøm udefra.

For det andet har vi feltswitche, der leverer porte, hvor vi kan have spor. Strømmen kommer i dette tilfælde fra stammen eller en ekstern kilde.

Denne grafik viser et eksempel på en stamme-og-spor-topologi:

Dette er en stjernetopologi:

Udviklerne af denne teknologi ønskede at øge chancerne for en bred anvendelse i industrien, og de brugte derfor velkendte typer som skrueterminaler og fjederklemmer samt M8- og M12-stik.

Kablet til implementering af Ethernet-APL er også velkendt, type A feltbuskabel (100 ohm modstand, +/-20 ohm tolerance), IEC 61158-2 bruges som referencekabel til AWG-klasser 26-14 og ledningstværsnit på 0,324 op til 2,5 mm².

For at reducere de ledningsfejl, der opstår i andre teknologier, har Ethernet-APL indført polaritetsuafhængighed. Feltenheder må ikke forstyrre hinanden, og deres konfiguration sker kun peer-to-peer.

2-WISE-specifikationen er en ekstra funktion, der er integreret i Ethernet-APL, og som definerer parametrene for egensikre kredsløb. Konceptet er afledt af FISCO. Alle reglerne for en intrinsisk applikation er de samme, fordi ingeniører og teknikere i felten allerede er fortrolige med dem.

Konfiguration af feltenheder er hurtig med guide-app og automatisk opsætning; Ethernet-APL giver mulighed for højhastighedsdataoverførsel til enkel og hurtig idriftsættelse. Industrielle tablets som Field Xpertvil sammen med smartphones og kabeltestenheder blive hverdagsværktøjer for teknikere i felten, der arbejder med digitale instrumenter.

Denne teknologi blev udviklet til øjeblikkelig implementering i faktiske koncepter for Industrial Internet of Things med henblik på at forenkle konstruktion, idriftsættelse og drift af procesanlæg. For at gøre det endnu lettere har vi NAMUR Open Architecture (NOA) og Open Process Automation Standards (O-PAS™) fra Open Process Automation Forum (OPAF).

Med IIoT-skybaserede tjenester som Netilion IIoT-økosystemet fra Endress+Hauser vil vi snart have Ethernet-APL-applikationer til at understøtte forbindelsen mellem felten og skyen og levere de rigtige tjenester til forskellige formål som f.eks. diagnosticering og forudsigende vedligeholdelse.

Disse applikationer giver mulighed for transparent integration mellem OT og IT med fokus på at opnå en enkelt netværksteknologi. Følg med – vi kommer snart med mere information om Ethernet-APL, applikationer og teknisk rådgivning.