Ethernet Advanced Physical Layer

Die schnellste und effizienteste Kommunikation großer Datenmengen vom Ex-Bereich bis in die Cloud

Ethernet-APL – für IoT-Anwendungen in der Prozessindustrie

Industrie 4.0 und das industrielle Internet der Dinge gehören in der Fertigungsindustrie bereits zum Alltag. In der Prozessautomation dagegen fehlte bisher ein Netzwerkstandard, der in der Lage ist, große Datenmengen mit hoher Übertragungsrate aus der Feldebene in die Informationsebene der Industrie-4.0-Architektur zu übertragen.

Mit dem neuen Ethernet Advanced Physical Layer, kurz Ethernet-APL, setzt Pepperl+Fuchs hierfür gemeinsam mit weiteren Unternehmen einen entscheidenden Meilenstein. APL definiert lange Kabellängen, Explosionsschutz sowie Interoperabiltät und ermöglicht damit eine durchgängige, transparente Kommunikation über alle Hierarchieebenen hinweg. Erfahren Sie mehr über die zukunftsweisende Technologie, die den Weg für anspruchsvolle IoT-Anwendungen in der Prozessindustrie ebnet.

Highlights

Große Reichweite bis zu 1.000 m, Länge Spur: bis zu 200 m, Trunk bis zu 1.000 m
Versorgung von bis zu 50 Feldgeräten mit bis zu 60 W
Kommunikation mit hoher Geschwindigkeit: 10 Mbps, full-duplex
Download von ca. 100 Konfigurationsparametern in nur wenigen Sekunden pro Feldgerät
Schutzart Eigensicherheit einfach anwendbar
Übertragung von Daten und Strom über Zwei-Draht-Leitung

Vorteile

Effiziente Kommunikation über alle Ebenen

Ethernet-APL ermöglicht die direkte Anbindung von Feldgeräten an übergeordnete Systeme und erlaubt damit erstmals eine einheitliche Kommunikationsinfrastruktur über alle Prozessführungs- und Unternehmensebenen hinweg. Mit 10 Mbit/s erfolgt die Übertragung enormer Datenmengen über große Reichweiten dabei mindestens 300 Mal schneller als mit aktuellen Technologien wie HART oder Feldbus.

Erhöhte Anlagenverfügbarkeit

Neben reinen Prozesswerten erfassen moderne Feldgeräte eine Vielzahl wertvoller Zusatzdaten. Mit Ethernet-APL können Anwender diese in Echtzeit und im vollen Umfang nutzen, die Zustände ihrer Komponenten zentral überwachen und Wartungsbedarfe frühzeitig erkennen. Ungeplante Stillstände lassen sich so vermeiden und die Anlagenverfügbarkeit signifikant erhöhen.

Einfache, kostengünstige Anlagenmodernisierung

Ethernet-APL unterstützt die in der Prozessindustrie etablierte Trunk-and-Spur-Technologie und ist zudem auf beliebige Industrial-Ethernet-Protokolle wie EtherNet/IP, HART-IP und PROFINET anwendbar. Dies erleichtert die Integration für Planer, Anlagenbauer und Anlagenbetreiber enorm, da bereits vorhandene Konzepte, Installationen und Infrastrukturen genutzt und Investitionen geschützt werden.

Weltweit flexible Einsatzmöglichkeiten

Auf Basis der etablierten IEEE- und IEC-Standards, erlaubt der neue Ethernet Advanced Physical Layer eine Kommunikation, die in jeder Region der Welt zertifizierbar ist. Zudem stellt die Prüfung und Zertifizierung von Produkten eine Interoperabilität sicher, sodass selbst Geräte unterschiedlicher Hersteller problemlos zusammen funktionieren.

Ethernet APL Project Organisations Involved

Gemeinsam zum neuen Standard

Für die globale Prozessindustrie ist das Bestreben, die physikalische Schicht eines Kommunikationssystems zu standardisieren, ein einzigartiges Projekt. Unterstützt von führenden Verbänden Fieldcomm Group, ODVA, PROFIBUS und PROFINET International sowie wichtigen Akteuren der Branche entsteht die bisher größte Kollaboration im Bereich der Prozessautomation. So arbeitet Pepperl+Fuchs gemeinsam mit den Unternehmen ABB, Emerson, Endress+Hauser, Krohne, Phoenix Contact, Rockwell Automation, SAMSON, Siemens, Stahl, Vega und Yokogawa an der Entwicklung des neuen "Advanced Physical Layer" für Ethernet.

APL vereint dabei alle Erfahrungen und Bedürfnisse der Prozess-Profis: Lange Kabelwege, Zweidrahtleitung, Interoperabilität sowie den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen bis Zone 0/Class 1, Div. 1. Als Experte im elektrischen Explosionsschutz treibt Pepperl+Fuchs diese Entwicklungen im Rahmen des APL-Projekts aktiv voran. Bereits 2015 zeigte ein eigener Demonstrator die Architektur einer Prozessanlage mit Ethernet-APL im Miniatur-Format.

Demonstrator – Kommunikation via Ethernet

In diesem Video führt Michael Kessler, Leiter Komponenten und Technologie im Bereich der Prozessautomation bei Pepperl+Fuchs, einen Demonstrator vor, der in einem kleinen Maßstab die typische Kommunikationsarchitektur einer Prozessanlage mit einer Signalübertragung über Ethernet abbildet.

Projektübersicht

APL Project Overview

Topologien

Kompaktes Anlagenlayout

Ethernet-APL | Kompaktes Anlagenlayout

Ethernet-APL unterstützt alle relevanten Installationsmöglichkeiten. Die hier abgebildete Topologie zeigt die Infrastruktur für kompakte oder Indoor-Installationen, wie sie in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie vorkommen. Ethernet-APL Switches auf Feldebene befinden sich typischerweise in Feldbusverteilern oder Schaltschränken in nicht explosionsgefährdeten oder explosionsgefährdeten Bereichen bis Zone 2, Division 2. Die maximale Kabellänge zum Feldbgerät beträgt bis zu 200 m. Für den Geräteanschluss ist die Schutzart Eigensicherheit für alle explosionsgefährdeten Bereiche wählbar.

Anlagenlayout mit großer Reichweite

Ethernet-APL Anlagenlayout mit großer Reichweite

Diese Topologie gibt ein Beispiel für weitreichende Installationen in der Öl- und Gasindustrie. Die maximale Länge am Trunk beträgt bis zu 1000 m zwischen APL Switches. Die im Feld installierten Switches sind für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen – typischerweise Zone 1 und 2 oder Division 2 – vorgesehen. Normalerweise werden sie vom Ethernet -PL Power Switch versorgt und verteilen sowohl die Kommunikationssignale als auch die elektrische Energie über Spurs an die Feldgeräte. Diese Ethernet-APL-Installation erfüllt zudem alle Anforderungen an den Explosionsschutz mit den Schutzarten erhöhte Sicherheit oder Eigensicherheit. Für Feldbusanwender bietet diese Topologie einen klaren Migrationspfad für Brownfield-Projekte.

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