Ethernet-APL

Ethernet-APL (Advanced Physical Layer)는 위험 지역을 포함한 프로세스 플랜트의 필드 레벨에 이더넷 기술을 적용하기 위해 개발된 물리 계층 표준입니다. IEEE 802.3cg(10BASE-T1L)을 기반으로 하며, 프로세스 산업의 요구사항에 맞게 확장된 Ethernet-APL은 전원 공급이 통합된 두 가닥의 케이블을 통해 장거리에서도 고속 이더넷 통신을 가능하게 합니다.
운영자에게 있어 이는 제어실부터 현장 장비까지의 끊김 없는 연결, 프로세스 및 진단 데이터에 대한 접근성 향상, 그리고 플랜트 네트워크에의 통합 간소화를 의미합니다.

Ethernet-APL의 주요 장점

  • 전원과 데이터를 동시에 전달하는 단일 2와이어 케이블

  • 장거리 케이블 연결 지원: 트렁크 라인은 최대 1000m, 스퍼 라인은 필드 스위치에서 필드 장비까지 최대 200m까지 연결 가능합니다.

  • 10 Mbit/s의 고속 데이터 전송률

  • Zone 0/1/2 및 Division 1/2 지역 설치를 위한 본질 안전

  • PROFINET over APL 과 같은 표준 이더넷 기반 프로토콜과 호환 가능

Ethernet-APL이란?

Ethernet-APL은 10BASE-T1L 단일 페어 이더넷 표준을 기반으로 하며, 공정 자동화에 최적화된 사양으로 확장된 기술입니다. 여기에는 본질 안전(Ex ia) 개념, 장거리 케이블 연결, 그리고 열악한 산업 환경에서도 안정적으로 작동하는 견고한 운용 특성이 포함됩니다. 트렁크-스퍼(Trunk-and-Spur) 네트워크 토폴로지를 사용하여, 필드 스위치를 스퍼(Spur)를 통해 각 디바이스와 연결하고, 장거리 전송을 위한 전원 공급이 가능한 백본(Backbone)을 유지합니다.

전원과 통신이 동일한 2선식 실드 케이블을 공유하므로, 설치 작업이 줄어들고 기존 필드버스 케이블의 재사용을 가능하게 합니다. APL은 2선식 필드 디바이스를 지원하지만, 추가 전원 공급 장치를 사용하는 4선식 필드 디바이스에서도 활용할 수 있습니다. 이로 인해 Ethernet-APL은 기존 설비(Brownfield)의 업그레이드뿐만 아니라 신규 설치에도 적합합니다.

위험 지역 운용

Ethernet-APL의 핵심 특징 중 하나는 본질 안전 요구 사항을 충족하면서, 위험 지역의 계기에 전원과 고속 데이터를 동시에 공급할 수 있다는 점입니다. 디바이스는 Zone 0, 1, 2 또는 Division 1, 2 지역에 직접 설치할 수 있어, 플랜트 설계를 단순화하고 추가적인 보호 장비의 필요성을 줄여줍니다. Ethernet-APL에 적용된 본질 안전 방식은, 해당 규격을 준수하는 디바이스와 인프라 간의 상호 운용이 가능하도록 정의되어 있습니다.

프로토콜 및 통합

현재 Ethernet-APL은 필드 레벨에서 PROFINET을 직접 사용할 수 있게 하며, 고급 진단 기능, 파라미터 설정, 그리고 프로세스 제어 시스템과의 통합을 지원합니다. 이더넷 기반 구조를 바탕으로, Ethernet-APL은 다른 프로토콜도 지원할 수 있으며, 향후 OPC UA 및 기타 IIoT 지향 데이터 교환 모델의 도입을 위한 기반을 제공합니다. 이는 병렬 데이터 접근을 위한 NAMUR Open Architecture(NOA) 원칙과 부합합니다.

운용 및 엔지니어링 측면의 이점

기존의 4–20 mA/HART 또는 필드버스 시스템과 비교했을 때, Ethernet-APL은 다음과 같은 이점을 제공합니다:

  • 다변수 및 진단 정보를 포함한 데이터 가용성의 향상

  • 더 빠른 시운전 및 간소화된 네트워크 구성

  • IT/OT 융합을 위한 표준화된 이더넷 인프라

  • 원격 업데이트 및 설정을 통한 수명 주기 관리의 용이성

  • 전원과 데이터 케이블을 통합하여 복잡성 감소

크로네의 적용 사례

Ethernet-APL을 최초로 적용한 크로네 기기는 MFC 400 컨버터가 장착된 OPTIMASS X400 입니다. 이번 적용은 우선 EMEA 지역에서 도입되며, 이후 아시아와 미국 지역으로 확대될 예정입니다. Ethernet-APL이 적용된 OPTIMASS X400은 프로세스 자동화를 위한 직접적인 이더넷 연결을 제공하여, 플랜트 네트워크와의 통합을 강화하고 위험 지역 설치에서도 고급 진단 기능을 구현할 수 있습니다.
 
4–20mA 방식과 비교할 때 APL의 전력 예산은 확장된 2선식 포트폴리오를 가능하게 하지만, 가장 큰 배관 지름이나 가장 까다로운 유체 등 모든 응용 분야를 완전히 커버하기에는 충분하지 않습니다. 따라서 1단계로, 크로네는 우선 MFC 400을 시작으로 고급 4선식 xFC 400 컨버터 라인업에 APL 기능을 확장 적용하였습니다.

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