Понимание Ethernet-APL

Ethernet-APL расшифровывается как Advanced Physical Layer (усовершенствованный физический уровень) — технология, разработанная для поддержки нескольких промышленных коммуникационных протоколов, включая PROFINET, EtherNet/IP, OPC UA и HART-IP.

Разработка Ethernet-APL началась в 2018 году в рамках инициативы APL Project, которая объединила широкий консорциум организаций с целью развития существующих стандартов IEEE и IEC. В основе подхода лежит использование уже зарекомендовавших себя стандартов, что обеспечивает высокую степень совместимости и широкое принятие на рынке.

Технология использует экранированный двухпроводной кабель, позволяющий реализовать питание по линии и простую, надёжную структуру и топологию сети. Ethernet-APL работает в полнодуплексном режиме, поддерживает длину кабеля до 1000 метров и обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с.

Ethernet-APL предлагает ряд существенных преимуществ для промышленных систем связи:

• гибкость протоколов — поддержка широко используемых и стандартизированных Ethernet-протоколов;
• упрощённая конфигурация сети — снижение сложности настройки и обслуживания;
• единые инструменты для IT и OT — единый подход к диагностике и обслуживанию;
• минимальные монтажные усилия — сокращение времени и затрат на внедрение;
• двухпроводной кабель — передача данных и питания по одной линии;
• увеличенная дальность связи — надёжная работа на расстояниях до 1000 метров;
• взрывозащита — включает классы и сертификаты для взрывоопасных зон и требования к искробезопасности;
• электрическая устойчивость — защита от перенапряжений и устойчивость к электромагнитным помехам;
• поддержка миграции — допускает потенциальное повторное использование кабелей полевой шины типа A (Type-A Fieldbus) для упрощённого перехода.

Ethernet-APL поддерживает различные топологии: магистраль-ответвления и звездообразную топологию. Соединения выполняются только по схеме «точка-точка» между устройствами и коммутаторами, формирующими отдельные сегменты.

Каждый коммутатор Ethernet-APL изолирует обмен данными между сегментами, устраняя любые помехи, такие как перекрёстные наводки. Кроме того, он защищает связь от проблем или помех, возникающих от устройств в других сегментах.

Ниже приведены технические характеристики, применимые к Ethernet-APL.

Говоря о коммутаторах, следует отметить два аспекта, обеспечивающих гибкость топологии. Во-первых, существуют питающие коммутаторы, которые подают питание и обеспечивают связь через один или несколько магистральных портов. Такие коммутаторы имеют внешнее питание.

Во-вторых, существуют полевые коммутаторы, которые предоставляют порты для подключения ответвлений. В этом случае питание поступает от магистрали либо от внешнего источника.

На следующем примере показана топология магистраль-ответвления:

Ниже показан пример звездообразной топологии:

Разработчики этой технологии стремились повысить вероятность её широкого принятия в промышленности, поэтому использовали хорошо знакомые типы подключения: винтовые клеммы, пружинные зажимы, а также разъёмы M8 и M12.

Кабель для реализации Ethernet-APL также является хорошо известным — это кабель полевой шины типа A (Type-A Fieldbus) с волновым сопротивлением 100 Ом и допуском ±20 Ом; в качестве эталона используется стандарт IEC 61158-2 для классов AWG 26–14 и сечений проводников от 0,324 до 2,5 мм².

Для снижения ошибок монтажа, характерных для других технологий, Ethernet-APL использует принцип независимости от полярности. Полевые приборы не допускаются к взаимному влиянию друг на друга, а их конфигурирование осуществляется исключительно по схеме «peer-to-peer» (устройство-устройство).

Спецификация 2-WISE является дополнительной функцией, встроенной в Ethernet-APL, и определяет параметры искробезопасных цепей. Эта концепция основана на стандарте FISCO. Все правила искробезопасных приложений остаются теми же, поскольку инженеры и техники на местах уже хорошо с ними знакомы.

Конфигурирование полевых приборов выполняется быстро благодаря мастеру настройки и автоматической конфигурации; Ethernet-APL обеспечивает высокоскоростную передачу данных, что позволяет выполнять простой и быстрый ввод в эксплуатацию. Промышленные планшеты Field Xpert, а также смартфоны и приборы для тестирования кабелей станут повседневными инструментами для полевых специалистов, работающих с цифровыми приборами.

Эта технология разрабатывалась с расчётом на немедленное применение в реальных концепциях промышленного интернета вещей (IIoT) с целью упростить проектирование, ввод в эксплуатацию и эксплуатацию технологических установок. Для этого используются такие подходы, как NAMUR Open Architecture (NOA) и Open Process Automation Standards (O-PAS™), разработанные Open Process Automation Forum (OPAF).

В сочетании с облачными IIoT-сервисами, такими как экосистема Netilion IIoT от Endress+Hauser, в ближайшее время появятся приложения Ethernet-APL, поддерживающие связь между полевым уровнем и облаком и предоставляющие необходимые сервисы для различных задач, например диагностики и прогнозного технического обслуживания.

Эти приложения обеспечивают прозрачную интеграцию между OT и IT с ориентацией на использование единой сетевой технологии. Следите за обновлениями — вскоре мы поделимся дополнительной информацией об Ethernet-APL, примерах применения и техническими рекомендациями.