Ethernet-APL
Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) ist eine Spezifikation für die physikalische Schicht, die entwickelt wurde, um die Ethernet-Technologie in den Feldbereich von Prozessanlagen, einschließlich explosionsgefährdeter Bereiche, zu bringen. Basierend auf IEEE 802.3cg (10BASE-T1L) und erweitert für die Anforderungen der Prozessindustrie, ermöglicht sie eine schnelle Zweidraht-Ethernet-Kommunikation mit integrierter Stromversorgung über große Entfernungen.
Für Betreiber bedeutet dies eine nahtlose Konnektivität vom Kontrollraum zu den Feldgeräten, einen besseren Zugriff auf Prozess- und Diagnosedaten sowie eine vereinfachte Integration in Anlagennetzwerke.
Die wichtigsten Vorteile von Ethernet-APL
Ein einziges Zweidrahtkabel für Stromversorgung und Datenübertragung
Große Kabellänge: bis zu 1000 m für Hauptleitungen und 200 m für Nebenleitungen vom Feldschalter zum Feldgerät.
Hohe Datenrate von 10 Mbit/s
Eigensicherheit für die Installation in Bereichen der Zone 0/1/2 und Division 1/2
Kompatibel mit standardmäßigen Ethernet-basierten Protokollen wie PROFINET over APL
Was ist Ethernet-APL?
Ethernet-APL erweitert den 10BASE-T1L-Single-Pair-Ethernet-Standard um Spezifikationen, die speziell auf die Prozessautomatisierung zugeschnitten sind. Dazu gehören eigensichere Konzepte, lange Kabellängen und ein robuster Betrieb in rauen Umgebungen. Unter Verwendung einer Trunk-and-Spur-Netzwerktopologie verbindet es Feldswitches über Spurs mit Geräten und sorgt gleichzeitig für eine stromversorgte Backbone-Verbindung über große Entfernungen.
Stromversorgung und Kommunikation teilen sich dasselbe zweiadrige abgeschirmte Kabel, was den Installationsaufwand reduziert und die Wiederverwendung geeigneter vorhandener Feldbusverkabelungen ermöglicht. Obwohl APL echte Zweidraht-Feldgeräte ermöglicht, ist es auch möglich, es mit einer zusätzlichen Stromversorgung in einem Vierdraht-Feldgerät zu verwenden. Dadurch eignet sich Ethernet-APL besonders für Brownfield-Upgrades sowie für Neuinstallationen.
Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen
Ein wesentliches Merkmal von Ethernet-APL ist seine Fähigkeit, Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen sowohl mit Strom als auch mit Hochgeschwindigkeitsdaten zu versorgen und dabei die Anforderungen an die Eigensicherheit zu erfüllen. Die Geräte können direkt in den Zonen 0, 1 oder 2 und den Divisionen 1 oder 2 installiert werden, was die Anlagenplanung vereinfacht und den Bedarf an zusätzlicher Schutzausrüstung reduziert. Der in Ethernet-APL verwendete Eigensicherheitsansatz ist so definiert, dass er zwischen kompatiblen Geräten und Infrastrukturen interoperabel ist.
Protokolle und Integration
Heute ermöglicht Ethernet-APL den direkten Einsatz von PROFINET auf Feldebene und unterstützt dabei erweiterte Diagnosefunktionen, Parametrierung und Integration mit Prozessleitsystemen. Dank seiner Ethernet-Basis kann es auch andere Protokolle unterstützen und ebnet damit den Weg für die zukünftige Einführung von OPC UA und anderen IIoT-orientierten Datenaustauschmodellen. Dies steht im Einklang mit den Prinzipien der NAMUR Open Architecture (NOA) für parallelen Datenzugriff.
Vorteile für Betrieb und Engineering
Im Vergleich zu älteren 4-20-mA/HART- oder Feldbussystemen bietet Ethernet-APL:
Erhöhte Datenverfügbarkeit, einschließlich multivariabler und diagnostischer Informationen
Schnellere Inbetriebnahme und vereinfachte Netzwerkkonfiguration
Standardisierte Ethernet-Infrastruktur für IT/OT-Konvergenz
Einfacheres Lebenszyklusmanagement durch Remote-Updates und -Konfiguration
Geringere Komplexität durch Konsolidierung der Strom- und Datenverkabelung
KROHNE-Implementierung
Das erste KROHNE-Gerät mit Ethernet-APL wird der OPTIMASS X400 mit dem MFC 400-Konverter sein. Diese Implementierung wird zunächst in der EMEA-Region eingeführt, gefolgt von Asien und den USA. Mit Ethernet-APL bietet der OPTIMASS X400 eine direkte Ethernet-Konnektivität für die Prozessautomatisierung, verbessert die Integration in Anlagennetzwerke und ermöglicht erweiterte Diagnosen in Installationen in explosionsgefährdeten Bereichen.
Obwohl das Leistungsbudget von APL im Vergleich zu 4-20 mA ein erweitertes Zweidraht-Portfolio ermöglicht, reicht es nicht aus, um den gesamten Anwendungsbereich abzudecken, einschließlich der größten Durchmesser und anspruchsvollsten Flüssigkeiten. Daher hat KROHNE in einem ersten Schritt seine High-End-Vierdraht-xFC 400-Messumformerreihe zunächst um APL erweitert, beginnend mit dem MFC 400.