Что такое Ethernet-APL (Ethernet Advanced Physical Layer)?

Ethernet-APL обеспечивает прямое двухпроводное соединение устройств и датчиков в том числе во взрывоопасных зонах различных отраслей промышленности («Ethernet в поле»). Новая коммуникационная инфраструктура обеспечивает непрерывное (бесшовное) использование Ethernet в системах автоматизации и сбора данных.

Что понимают под термином Ethernet-APL?

Аббревиатура APL расшифровывается как Advanced Physical Layer (расширенный физический уровень) и означает дальнейшее развитие физического уровня передачи данных в сетях Ethernet.

Ethernet-APL основан на стандарте физического уровня Ethernet 10BASE-T1L (IEEE802.3cg-2019) и обеспечивает возможность обмена данными Ethernet со скоростью 10 Мбит/с всего по двум проводам, а также определяет методы взрывозащиты для использования во взрывоопасных зонах. В дополнение к чистому обмену данными, технология также позволяет подавать питание на подключенные устройства по той же паре проводов.

Ethernet-APL — это физический уровень, который может поддерживать EtherNet/IP, HART-IP, OPC-UA, PROFINET или любой другой протокол более высокого уровня на базе Ethernet.

Ethernet-APL разработан с поддержкой различных топологий установки с дополнительными концепциями резервирования или отказоустойчивости (кольцо), а также магистральных и ответвительных соединений. Ethernet-APL явно определяет соединения «точка-точка» только при соединении между устройствами одного сегмента. Коммутаторы Ethernet-APL, таким образом, изолируют связь между сегментами. Это устраняет перекрестные помехи и изначально защищает связь от сбоев устройств в другом сегменте.

Структура Ethernet-APL

Ethernet-APL определяет два основных типа сегментов:

• «Магистраль» обеспечивает высокую мощность и уровень сигнала для длинных кабелей длиной до 1000 м.
• «Ответвление» обеспечивает меньшую мощность с дополнительной искробезопасностью для кабелей длиной до 200 м.

Два типа коммутаторов Ethernet-APL обеспечивают полную гибкость топологий:

• Коммутатор питания подает питание и обеспечивает связь на один или несколько магистральных портов. Обычно он питается от внешнего источника.
• Полевой коммутатор предоставляет по меньшей мере один порт, к которому может быть подключено полевое устройство. Он может питаться через магистраль Ethernet-APL или от внешнего ИП.

Пример топологии с расстоянием между коммутаторами на магистрали до 1000 м и ответвлениями до 200м:

Преимущества Ethernet-APL

• Двухпроводный кабель
• Длинные кабельные трассы
• Питание и связь по одному двухпроводному кабелю
• Поддержка всех методов взрывозащиты, включая искробезопасность
• Простая технология установки, свойственная Ethernet
• Потенциальная возможность повторного использования существующего кабеля Fieldbus или 4-20 мА, что снижает стоимость и обеспечивает простую стратегию перехода на Ethernet-APL
• Устойчивость к электромагнитным помехам
• Поддержка защиты от перенапряжений

Ethernet-APL должен изменить мир автоматизации процессов, обеспечив высокую пропускную способность и бесперебойное подключение Ethernet напрямую к полевым устройствам. Ethernet-APL решает проблемы, которые на сегодняшний день ограничивали использование Ethernet в полевых условиях (питание, пропускную способность, прокладку кабелей, расстояния и использование в опасных местах). Ethernet-APL предоставляет новые возможности для анализа данных благодаря конвергентной сети Ethernet от полевых устройств до облака, причем как при модернизации старых объектов, так и при установке новых.

Примеры устройств с поддержкой Ethernet-APL

Преобразователь «HART to Ethernet-APL»

Производитель: ProComSol

Модель: HM-APL-PCB

Преобразователь выполнен в виде бескорпусного модуля и предназначен в первую очередь для производителей приборной продукции. Преобразователь позволяет любой прибор с выходом HART переоборудовать для поддержки интерфейса Ethernet-APL.

На печатной плате установлен разъем HART и разъем APL. Нужно просто подключить ваш прибор с интерфейсом HART к разъему HART, и теперь ваше устройство может подключаться к сети Ethernet-APL. Подключение APL обеспечивает все необходимое питание для печатной платы и подключенного прибора HART.

Модуль обеспечивает доступ к встроенному АЦП, к шине I2C и флэш-памяти SPI, поэтому можно подключится к APL«напрямую» без использования HART.

Встраиваемый модуль для подключения устройств HART и Modbus к сети Ethernet-APL

Производитель: Softing

Модель: commModule APL

Встраиваемый модуль имеет небольшие размеры и предназначен для производителей приборной продукции. Преобразователь позволяет любой прибор с выходом HART или Modbus переоборудовать для поддержки интерфейса Ethernet-APL.

Поддержка протокола PROFINET в соответствии с профилем PA 4.02.

Модуль обеспечивает доступ к шинам UART, I2C, SPI, которые можно использовать для прямого подключения к APL без HART.

Управляемый полевой коммутатор Ethernet-APL

Производитель: Pepperl+Fuchs

Модель: ARS11-B2-IC24-1

(для примера приведена только одна модель из серии)

• 24 порта APL с искробезопасным питанием Ex ic
• по 2 порта для приемопередатчиков 1000BASE-T и SFP
• Поддержка PROFINET и Profibus-PA

Измерительный преобразователь температуры с Ethernet-APL

Производитель: Endress+Hauser AG

Модель: iTEMP TMT86

iTEMP TMT86 — это новый интеллектуальный двухканальный преобразователь температуры с интерфейсом Ethernet-APL PROFINET для встраивания в распределительную коробку класса В (DIN EN 50446), который подходит для использования во взрывоопасных зонах.

Предназначен для преобразования сигналов низкого уровня, поступающих от термопреобразователей сопротивления, термоэлектрических преобразователей (термопар), устройств с переменным омическим сопротивлением, от источников милливольтовых сигналов постоянного тока в цифровой сигнал для передачи по протоколу PROFINET поверх интерфейса Ethernet-APL.

• Полностью цифровая связь вплоть до полевого уровня, даже во взрывоопасных средах
• Простая и стандартизированная интеграция в системы с помощью PROFINET ^® Profile 4
• Встроенный веб-сервер обеспечивает простоту ввода в эксплуатацию и технического обслуживания
• Надежная работа благодаря встроенной системе самодиагностики