Ethernet-APL uitgelegd

Ethernet-APL staat voor Advanced Physical Layer, een technologie bedoeld als ondersteuning voor meerdere industriële communicatieprotocollen, zoals PROFINET, EtherNet/IP, OPC-UA en HART-IP.

De ontwikkeling van Ethernet-APL begon in 2018 met het initiatief genaamd APL Project, waarin een breed consortium van organisaties bijeen was gebracht om de bestaande IEEE- en IEC-normen te verbeteren. Bij de toegepaste aanpak werden standaarden vastgelegd om de marktacceptatie en interoperabiliteit te waarborgen.

Deze technologe maakt gebruik van een afgeschermde tweedraads kabel, die lusgevoede communicatie met een betrouwbare en eenvoudige netwerkstructuur en -topologie mogelijk maakt. Ethernet-APL werkt in full-duplex modus, ondersteunt kabellengten tot 1000 meter en verzendt gegevens met 10 Mbit/s.

Ethernet-APL biedt aanzienlijke voordelen voor industriële communicatiesystemen:

• Protocolflexibiliteit: Ondersteunt veelgebruikte en gestandaardiseerde ethernetprotocollen.
• Vereenvoudigde netwerkconfiguratie: Vermindert de complexiteit in setup en onderhoud.
• Uniforme tools voor IT en OT: Maakt consistente troubleshooting in elk domein mogelijk.
• Moeiteloze installatie: Vermindert kosten en tijd voor opstelling.
• Tweedraads kabel: Combineert gegevens- en stroomtransmissie in één enkele kabel.
• Grotere afstanden mogelijk: Werkt betrouwbaar bij afstanden tot 1000 meter.
• Explosieveiligheid: Heeft beoordelingen en certificeringen voor gevaarlijke omgevingen en intrinsieke veiligheid.
• Elektrische stabiliteit: Overspanningsbeveiliging en bestandheid tegen elektromagnetische interferentie.
• Migratieondersteuning: Hergebruik mogelijk van type-A veldbus-kabels voor makkelijkere transitie.

Ethernet-APL ondersteunt diverse topologieën: trunk-and-spur- of star-topologie. De verbindingen zijn slechts point-to-point tussen elke aansluiting met de schakelaars die een segment vormen.

Elke Ethernet-APL-schakelaar isoleert de communicatie tussen de segmenten, waardoor verstoringen zoals overspraak worden uitgeschakeld. Deze beschermt de communicatie ook tegen problemen of interferentie van instrumenten in andere segmenten.

Hier vindt u de technische attributen voor Ethernet-APL:

Als we het over schakelaars hebben, zijn er twee punten waardoor topologische flexibiliteit mogelijk is. Allereerst zijn er de voedingsschakelaars die zorgen voor de voedingsspanning en de communicatie in één of meer trunk-poorten. Deze worden extern gevoed.

Dan zijn er de veldschakelaars die voor poorten zorgen voor eventuele aftakkingen. De voeding komt in dit geval van de trunk of een externe bron.

Deze afbeelding toont een voorbeeld van een trunk-and-spur-topologie:

Dit is een star-topologie:

De ontwikkelaars van deze technologie wilden de kansen van een brede acceptatie binnen de industrie vergroten, dus gebruikten ze bekende typen zoals schroefaansluitingen, klemaansluitingen en M8- en M12-connectors.

De kabel voor de implementatie van Ethernet-APL is ook bekend, de type-A veldbus-kabel (weerstand 100 ohm, tolerantie +/-20 ohm), IEC 61158-2 gebruikt als referentiekabel voor AWG-klasse 26-14 en bedradingsdiameter van 0,324 tot 2,5 mm².

Om bedradingsfouten te verminderen die voorkomen bij andere technologieën, wordt bij Ethernet-APL polariteitsonafhankelijkheid toegepast. Procesinstrumenten mogen elkaar niet storen en hun configuratie wordt alleen peer-to-peer uitgevoerd.

De 2-WISE-specificatie is een extra kenmerk van Ethernet-APL, die de parameters voor intrinsiek veilige circuits definieert. Het concept is afgeleid van FISCO. Alle regels voor een intrinsieke toepassing zijn hetzelfde, omdat buitendienstmonteurs en -technici hier al mee vertrouwd zijn.

De procesinstrumentconfiguratie verloopt snel met de wizard-app en automatische setup; met Ethernet-APL is een gegevensoverdracht met hoge snelheid mogelijk voor een eenvoudige, snelle inbedrijfstelling. Industriële tablets zoals de Field Xpert alsmede smartphones en kabeltestinstrumenten worden dagelijkse tools voor buitendiensttechnici die te maken hebben met digitale instrumenten.

Deze technologie werd ontwikkeld om direct te worden geïmplementeerd in bestaande concepten voor de Industrial Internet of Things, om de constructie, de inbedrijfstelling en de werking van procesinstallaties te vereenvoudigen. Ter vereenvoudiging hebben we NAMUR Open Architecture (NOA) en Open Process Automation Standards (O-PAS™) van het Open Process Automation Forum (OPAF).

Met IIoT cloud-based diensten als Netilion IIoT-ecosysteem van Endress+Hauser hebben we spoedig Ethernet-APL-toepassingen ter ondersteuning van de connectiviteit tussen het veld en de cloud, mits de juiste diensten voor verschillende doelstellingen als diagnose en voorspellend onderhoud er zijn.

Deze toepassingen maken een transparante integratie tussen OT en IT mogelijk, waarbij de focus ligt op het realiseren van één enkele netwerktechnologie. Blijf ons volgen – we komen spoedig met meer informatie over Ethernet-APL, toepassingen en technisch advies.