Ethernet-APL—8 часто задаваемых вопросов о производительности установки с цифровой связью

Ethernet-APL обеспечивает непрерывную связь и быструю передачу данных с полевого уровня в систему управления технологическим процессом и в облако. Усовершенствованный физический уровень Ethernet отвечает всем требованиям перерабатывающей промышленности: двухпроводная линия, реализация длинных кабельных трасс, совместимость систем и технологий и использование во взрывоопасных зонах вплоть до зоны 0 / класс I, раздел 1. Однако, как и в случае со всеми современными технологиями, также возникают вопросы. Мы отвечаем на восемь часто задаваемых вопросов о производительности установки с цифровой связью и о том, на что пользователям следует обращать внимание при построении сети Ethernet-APL.

Содержание статьи

1. Почему Ethernet-APL считается таким надежным?
2. Как технология Ethernet-APL сокращает количество требуемых шлюзов?
3. Можно ли использовать Ethernet-APL для обеспечения безопасности?
4. Зачем мне нужна высокая пропускная способность в 10 Мбит / с?
5. Как установленная база может воспользоваться теми же преимуществами Ethernet-APL, что и новые установки?
6. Останутся ли существующие технологии такими же медленными, как раньше, несмотря на высокую пропускную способность?
7. Что я должен учитывать при модернизации системы с помощью Ethernet-APL?
8. Как я могу защитить сеть Ethernet-APL от кибератак?
Дополнительная информация

1. Почему Ethernet-APL считается таким надежным?

Прежде всего, Ethernet-APL определяет двухточечное соединение между коммутаторами и устройствами. Это означает, что сеть Ethernet-APL по определению очень нечувствительна к перекрестным помехам. Любые операции по подключению устройства могут выполняться во время работы системы, поскольку процессы подключения и отключения не влияют на работу установки. Это уменьшает возможные источники ошибок и любое нежелательное воздействие на производительность установки.

Устройство может быть однозначно идентифицировано через порт прибора полевого коммутатора. Протоколы и профили более высокого уровня используют эту информацию для распознавания и идентификации устройства. Теперь пользователи могут основывать стандартные рабочие процедуры на автоматизированных рабочих процессах ввода в эксплуатацию и замены устройства. Хост-система обнаруживает, что установщик отключает устройство, и повторно подключает устройство аналогичного типа или марки. Теперь системы могут направлять установщика и обслуживающий персонал при фактическом тестировании контура.

Кольцевое резервирование — это концепция Ethernet, которая может быть развернута между полевым коммутатором и диспетчерской. Кольцевое резервирование было принято PROFINET в качестве стандарта. Аналогичные концепции существуют для большинства промышленных протоколов, таких как EtherNet / IP ™, где это называется кольцевым подключением на уровне устройства.

Связь на основе Ethernet позволяет легко реализовать резервные контроллеры. Резервирование контроллера может быть разработано независимо от архитектуры сети, поскольку Ethernet позволяет выполнять несколько коммуникационных взаимодействий параллельно в рамках одной инфраструктуры.

На данный момент большинство из этих моментов имеют мало общего с Ethernet-APL. Ethernet-APL обеспечивает подключение на протяжении последних сотен метров к технологическому прибору. С Ethernet-APL те же концепции на основе Ethernet применяются ко всей сети и инфраструктуре. Это устраняет необходимость подключения цифровых систем полевых шин через шлюзы, упрощая внедрение. Это подводит к следующему важному соображению.

2. Как технология Ethernet-APL сокращает количество требуемых шлюзов?

Это главное преимущество Ethernet-APL. Для всей системы автоматизации используется одна сеть на базе Ethernet, а базовый физический уровень может быть выбран в соответствии с требованиями. Теперь устройство говорит на том же языке, что и контроллер, например PROFINET, EtherNet / IP, HART—IP или OPC UA. Шлюзы и переводы протоколов являются избыточными. Однако это еще не все: Ethernet-APL определяет тот же эталонный кабель, который используется для устройств PROFIBUS PA. Благодаря превосходным технологиям интеграции, таким как профиль PA и технология прокси, полевой коммутатор Ethernet-APL теперь может переводить данные с PA-приборов PROFIBUS в PROFINET, практически делая его похожим на собственное устройство PROFINET.

Это обеспечивает пользователям защиту инвестиций в установленную базу приборов и способ ускорить внедрение Ethernet на технологических установках. Благодаря полевому коммутатору в качестве интегрирующего компонента связь по Ethernet и PROFIBUS PA может выполняться в одной и той же инфраструктуре, что позволяет комбинировать протоколы по мере необходимости во время обновления производителями устройств своих предложений по Ethernet-APL.

Полевой коммутатор Ethernet-APL от Pepperl + Fuchs транслирует данные из любой инфраструктуры связи, позволяя комбинировать протоколы и, следовательно, устраняя необходимость в шлюзах.

3. Можно ли использовать Ethernet-APL для обеспечения безопасности?

Абсолютно! Ethernet-APL обеспечивает непрерывную и быструю связь на рабочем уровне — в опасных зонах вплоть до зоны 0 / класс I, раздел 1 — с системой управления технологическим процессом и облаком. И это отличная возможность для пользователей иметь только одну инфраструктуру для связи со всеми устройствами. Это сокращает усилия по управлению приборами безопасности от проектирования до настройки, ввода в эксплуатацию.

Ethernet-APL обеспечивает цифровую передачу данных с полевого уровня, будь то в зоне общего назначения или во взрывоопасных зонах до зоны 0 / класса I, раздел 1.

В конце концов, Ethernet-APL — это просто физический уровень. Это уровень 1 модели OSI, передающий мощность, биты и байты. Протоколы безопасности являются частью уровня 7, прикладного уровня. Следовательно, технология может использоваться и для контрольно-измерительных приборов безопасности. У производителей устройств есть уникальная возможность внедрить безопасность как часть программного обеспечения, что позволит снизить затраты на разработку, тестирование и сертификацию.

Поскольку в настоящее время около 40 % всех технологических сигналов связаны с безопасностью, мы считаем, что интеграция безопасности в программное обеспечение произойдет скорее раньше, чем позже. Полезно, когда пользователи выражают желание производителям своих устройств изучить и внедрить Ethernet-APL, поощряя их инвестировать в цифровую связь.

Модель OSI: Ethernet-APL — это уровень 1, то есть физический уровень.

4. Зачем мне нужна высокая пропускная способность в 10 Мбит / с?

Пропускная способность и единая инфраструктура Ethernet важны для многих приложений и приводят к полной цифровизации многих активов технологических установок. Благодаря высокой пропускной способности и быстрым циклам обновления пользователи могут реализовать более высокую точность управления с замкнутым контуром. Цифровые паспортные таблички устраняют любые проблемы с оборудованием и бирками. Система управления активами может отслеживать состояние устройства в режиме реального времени и управлять диагностикой и аварийными сигналами. Инженерные системы могут сохранять полные резервные копии всех настроек и данных устройства. Они могут автоматически восстанавливать настройки после замены устройства. Благодаря цифровой блокировке и маркировке информация об оборудовании доступна в цифровом виде в режиме реального времени и удаленно с мобильного устройства.

Как только Ethernet-APL станет популярным, у пользователей появится больше идей о том, как автоматизировать стандартные рабочие процедуры и продолжать повышать безопасность и надежность своих установок.

5. Как установленная база может воспользоваться теми же преимуществами Ethernet-APL, что и новые установки?

Интеграция включает в себя любой тип проекта brown field. Описания устройств в виде пакетов FDI, GSD или FDT DTM-пакетов предоставляют технологию интеграции, необходимую для доступа к любому сигналу. Ethernet и питание от одной распределительной коробки с полевым коммутатором Ethernet-APL и удаленным блоком ввода-вывода обеспечивают подключение для:

Любой протокол через Ethernet-APL
Подключение PROFIBUS PA к PROFINET
Любой аналоговый сигнал через PROFINET с HART или без него

Во время модернизации системы управления или крупного переоборудования установки пользователи могут защитить свои инвестиции в существующие приборы и оставить кабели на месте между распределительной коробкой и приборами. Это обеспечивает значительную экономию! Все внутри распределительной коробки, подключенное к системам более высокого уровня, может быть спроектировано с учетом высокой доступности с резервированием для установки, электропитания и управления.

Во время модернизации пользователи могут решить для каждого отдельного устройства, обеспечит ли переход на Ethernet-APL экономическую выгоду для работы установки. Инфраструктура позволяет подключаться к любому прибору, поэтому пользователи могут защитить свои инвестиции в установленную базу. Таким образом, пользователи могут комбинировать сигналы от любого прибора и использовать любые данные, предоставляемые приборами, независимо от выбранной технологии связи. Протоколы на основе Ethernet предлагают самый простой метод интеграции благодаря множеству вспомогательных функций, на которых сегодня основано широкое распространение Ethernet.

6. Останутся ли существующие технологии такими же медленными, как раньше, несмотря на высокую пропускную способность?

На самом деле нет. Хотя для подключения передатчика HART или PROFIBUS PA всегда требуется больше времени по сравнению с Ethernet-APL, инфраструктура по-прежнему обеспечивает большую эффективность приложения. Удаленные коммутаторы ввода-вывода и полевые коммутаторы обеспечивают один основной модуль на подключение устройства по сравнению с технологией мультиплексирования, доступной сегодня. Связь между распределительной коробкой и прибором может осуществляться параллельно, что сокращает время ожидания между передачами и улучшает общую реакцию системы.

7. Что я должен учитывать при модернизации системы с помощью Ethernet-APL?

Если вы рассматриваете возможность модернизации, мы рекомендуем использовать связь с полем на основе Ethernet. Пользователям следует проанализировать настройки своей установки с учетом следующих ограничений:

Инфраструктура FieldConnex Ethernet-APL подходит для установки в зоне 2.
Коммутаторы и удаленный ввод-вывод требуют дополнительного питания.
Расстояния до 2 км между полем и диспетчерской могут быть соединены с помощью волоконной оптики.

Pepperl + Fuchs предлагает линейку различных полевых коммутаторов Ethernet-APL для построения сети Ethernet-APL.

Ознакомьтесь с ассортиментом полевых коммутаторов Ethernet-APL rail прямо сейчас!

8. Как я могу защитить сеть Ethernet-APL от кибератак?

Чтобы защитить ваше предприятие от нежелательного доступа, применяйте системный подход. Как и в случае с ИТ-безопасностью в корпоративных сетях, оцените различные сценарии атак и уязвимость сети. Примите соответствующие меры безопасности для защиты от этих атак. Это включает в себя ограничение прав доступа к определенным областям или на ограниченный период времени, например, для компаний по техническому обслуживанию. Поскольку сети Ethernet-APL представляют собой чистый Ethernet, все защитные механизмы также могут быть применены в будущем.