Ethernet APL (Advance Physical Layer, adică Sistem de cablare avansată) este noua filozofie de cablare în câmp pentru crearea de rețele de comunicație la nivel de teren, în special pentru procesele industriale.
Noul sistem oferă posibilitatea de obținere a rețelelor end-to-end cu un singur protocol (Ethernet Industrial) și viteze mari de transmitere a datelor utilizând un cablu de Ethernet cu o singură pereche de conductori.
Fabricile de astăzi sunt foarte automatizate, o condiție vitală pentru o mai mare eficiență a procesului, calitate și noi modele de afaceri legate de întreținerea predictivă. În perspectiva fabricilor inteligente, (Smart Factory), nevoia de transmitere a datelor devine stringentă.
Cand discutăm de tehnologia de rețea preferată Ethernet este de obicei prima opțiune deoarece oferă rate de transmitere ridicate și un protocol standard la toate nivelurile piramidei de automatizare, de la nivelul senzorilor și actuatoarelor până la sistemele de management.
Evoluția: Ethernet APL
Momentan, la nivel de câmp, senzorii trimit semnalele către PLC sau alte sisteme similare prin sistemele clasice de magistrală de câmp. La fel ca PROFIBUS PA (Process Automation), de exemplu, aceste protocoale sunt foarte lente, având maximum 31,25 kbit/s și necesită gateway-uri care traduc protocolul fieldbus în protocol Ethernet.
Dacă întrebați specialiștii în automatizări de ce se menține acest mod de transmitere a datelor, veți auzi un răspuns stereotip: pentru că nu există sisteme de conectare pentru Ethernet care să îndeplinească toate cerințele la acest nivel. Mai există și reticențele referitoare la cablarea instalațiilor în zonele cu pericol de explozie.
Noul sistem Ethernet APL oferă un design compact și permite conexiuni cu lungimile cablurilor mult peste 100 de metri.
Caracteristicile și beneficiile Ethernet APL
Cu Ethernet Advanced Physical Layer (APL pe scurt), aceste obiecții nu se mai aplică.
Ethernet APL adaugă caracteristici importante suportului fizic al Ethernet: permite comunicație bidirecțională pe distanțe de până la 1000 de metri cu rate de transmitere de până la 10 Mbit/s și poate suporta sistemul PoE (Power over Ethernet) care permite alimentarea cu energie a diverselor componente din rețea. Ethernet APL acceptă fiecare protocol bazat pe Ethernet.
Acesta este motivul pentru care mai multe organizații de utilizatori lucrează împreună la Ethernet APL, inclusiv OPC (Fundația Open Platform Communication) și Fundația Internațională Profibus / Profinet.
Siguranță pentru procesele industriale
Industria este interesată în mod special de Ethernet APL, la fel ca și companiile care operează sisteme în zone potențial explozive. Pentru ei, Ethernetul „normal” era anterior tabu, deoarece acesta nu a oferit suficientă protecție împotriva apariției arcurilor electrice.
Noua directivă îmbunătățește acest lucru, cantitatea de energie stocată în cablu este limitată și, prin urmare, nu se pot produce scântei.
În plus, parametrii electrici pentru cabluri cum ar fi capacitatea și inductanța sunt definite strict și ecranarea blochează în mod fiabil semnalele de interferență. Instalarea este sigură și în zonele cu pericol de explozie.
Standarde și specificații
IEC TS 60079-47, cunoscut și sub numele de 2-WISE, este standardul care guvernează noul sistem. Abrevierea înseamnă Ethernet pe doi conductori pentru circuite cu siguranță intrinsecă. 2-WISE specifică cerințe precise pentru APL Ethernet intrinsec, atât pentru proprietățile tehnice ale componentelor, cât și pentru proiectarea, instalarea și documentarea unei rețele.
Ethernet APL se bazează pe cabluri Ethernet cu o singură pereche. Cablurile SPE (Single Pair Ethernet) au o singură pereche de conductor în loc de două sau patru, iar acest lucru facilitează instalarea în mașinăriile cu restricții geometrice sau de gabarit. Perechea de conductori este folosită și pentru a furniza energie dispozitivelor conectate.
Inovațiile LAPP
LAPP este unul dintre pionierii Single Pair Ethernet și este implicat în comitetele de utilizatori pentru Ethernet APL. LAPP a prezentat două cabluri special pentru Ethernet APL la expoziția SPS 2023: ETHERLINE® T1L Y FC 1x2x18/1 AWG și ETHERLINE® T1L Y 1x2x18/7 AWG.
Ambele cabluri îndeplinesc ISO/IEC 11801 și EN 50173 și proprietățile de transmisie conform IEC-61156-13CD. De asemenea, sunt certificate UL, ceea ce le face potrivite pentru utilizare în piața americană.
Sunt potrivite pentru distanțe de transmitere de date de până la 1000 de metri, au propagare redusă a focului, sunt rezistente UV și rezistente la ulei. Ambele pot furniza enerrgie unor dispozitive cu o putere de până la 92W prin Power over Data Line. Ambele au, de asemenea, designul de conectare rapidă dezvoltat de LAPP, adică ele pot fi ușor de montat și instalat.
Singura diferență: ETHERLINE® T1L Y FC 1x2x18/1 AWG are conductori solizi pentru instalare fixă, în timp ce ETHERLINE® T1L Y 1x2x18/7 AWG are conductorii din 7 lițe și este potrivit pentru aplicații cu mișcare ocazională. Cablurile au fost dezvoltate și testate împreună cu o companie chimică germană de top pentru a se asigura cel mai bun comportament în condițiile reale de exploatare.
Soluția flexibilă pentru siguranța viitorului
„Secretul este de a armoniza toți acești parametri în așa fel încât să îndeplinească perfect cerințele pentru Ethernet APL”, spune Christian Illenseer, Product Manager Industrial Communication la LAPP.
Pentru Illenseer, performanțele cablurilor LAPP APL sunt demonstrate atunci când vine vorba de utilizare în cât mai multe scenarii de aplicare diferite. Cele două cabluri LAPP pot fi utilizate universal, de exemplu, într-un pat de cablu lângă un cablu de alimentare, datorită certificării extinse.
Christian Illenseer sfătuiește companiile implicate în procesele industriale și instalatorii să analizeze Ethernet APL acum, deoarece aduce inovații pentru o mai mare securitate în rețele la nivel de teren:
„Ethernet APL este upgrade-ul pentru nivelul de câmp care oferă proceselor industriale mai multa performanta si mai multe oportunitati pentru digitalizare asigurând în același timp securitate maximă.”