Ethernet-APL: inteligente, rápido, digital
Situación actual:
Las plantas de proceso se esfuerzan por lograr una ingeniería y un diseño de planta eficientes. Es importante lograr una rápida puesta en marcha y producir productos con mayor eficiencia y calidad. Tendencias como la digitalización y la Industria 4.0 refuerzan estos objetivos utilizando los valiosos datos del nivel de campo para la optimización de los procesos.
La conectividad a nivel de campo y el acceso a los datos son cruciales para respaldar estas tendencias. Incluso si esto ya es posible con las tecnologías establecidas, existen limitaciones como la baja velocidad, el ancho de banda limitado y la complejidad por las conversiones de protocolo requeridas
Una tecnología Ethernet que cumpla con los requisitos de las plantas de proceso sería beneficiosa.
Las principales organizaciones de estándares trabajaron junto con los principales socios de la industria para especificar una capa física avanzada para Ethernet que cumpla con los requisitos de las industrias de procesos. Ethernet-APL está diseñado para ser abierto, preparado para el futuro y listo para el Internet industrial de las cosas (IIoT)
Características clave
1. Alimentación y datos a través de un cable de 2 hilos
2. Velocidad Ethernet con dúplex completo de 10 Mbit/s
3. Protección de áreas peligrosas para todas las zonas y divisiones, incluida la seguridad intrínseca
4. Abrazaderas terminales que incluyen independencia de polaridad o conectores M12
5. Abierto para cualquier tipo de protocolo Ethernet industrial
Ethernet-APL es una nueva capa física para Ethernet, diseñada para los requisitos de las industrias de procesos. Según el modelo ISO OSI, las capas superiores son independientes de la capa física. Esto significa que cualquier tipo de protocolo Ethernet industrial y aplicación Ethernet estándar se puede implementar sobre Ethernet-APL.
Como ejemplo Endress+Hauser comienza con PROFINET como primer protocolo Ethernet industrial sobre Ethernet-APL. Más protocolos (por ejemplo, EtherNet/IP, Modbus TCP) seguirán en un futuro próximo.
Aplicaciones Ethernet-APL se puede utilizar en todas partes, donde hoy en día se utilizan tecnologías de bus de campo y de 4 a 20 mA. Los dispositivos de campo y los productos de infraestructura se adaptan perfectamente a las industrias pesadas, principalmente para proyectos greenfield, pero con algunas modificaciones también en brownfield.
Ethernet-APL se adapta a muchas aplicaciones en diferentes industrias donde algunos de los siguientes casos de uso son relevantes:
1. Zonas con peligro de explosión
2. Gestión de activos para muchos puntos de medición
3. Esfuerzos para la calibración de bucles de comunicación analógica
4. Monitorización y optimización, por ejemplo, mediante el uso del 2º canal
5. Fácil acceso al diagnóstico del dispositivo
6. Información adicional sobre la calidad del proceso
¿Cuáles son los beneficios clave del uso de Ethernet-APL?
Para ingenieros:
1. Diseñado para industrias de procesos e híbridas
2. Tecnología de vanguardia que respalda los conceptos de digitalización
3. Diseño de topología de red flexible y escalable
4. No hay necesidad de cálculos de áreas peligrosas (2-WISE)
5. Alta disponibilidad mediante una variedad de mecanismos de redundancia
Para operadores y personal de mantenimiento:
1. Mayor rendimiento gracias a valores de proceso digitales precisos, transferencia de datos de alta velocidad y acceso remoto sencillo a dispositivos
2. Fiabilidad optimizada mediante diagnósticos continuos, supervisión y verificación remota
3. Acceso a datos sin fisuras mediante una red homogénea para 2º canal e IIoT
4. Registros de inicio para la configuración automática en el intercambio de dispositivos
Diseño de red flexible
Con Ethernet-APL es posible realizar diferentes topologías, dependiendo de los requisitos de la planta de proceso. En general, se puede distinguir entre topologías en estrella, así como topologías troncales y de espolón.
Independientemente de la topología, la integración de la capa superior es la misma, a través de mecanismos Ethernet estándar.
1. Integración al sistema de control de procesos a través de las funcionalidades del protocolo Ethernet industrial (por ejemplo, a través de GSD para PROFINET)
2. Integración a una herramienta de gestión de activos (por ejemplo, FieldCare) a través del controlador de dispositivo (paquete FDI)
3. Se puede acceder al servidor web de los dispositivos a través del protocolo Ethernet estándar http
4. Para IIoT, los datos se pueden transferir fácilmente a través de dispositivos de borde a aplicaciones de capa superior donde los servicios digitales pueden proporcionar el valor agregado basado en los datos valiosos del nivel de campo.
Las redes Ethernet-APL requieren nuevos componentes y cables blindados. Para proyectos greenfield esto es fácil de realizar, pero ¿pueden los dispositivos que aún no están disponibles con Ethernet-APL integrarse a la misma red Ethernet? y para proyectos brownfield: ¿Son factibles y significativas las extensiones de planta y las migraciones a Ethernet-APL? ¡La respuesta a estas preguntas es sí!
Greenfield:
1. En proyectos totalmente nuevos, las topologías APL descritas se pueden adoptar fácilmente
2. Para los tipos de dispositivos que aún no están disponibles con Ethernet-APL, existen posibilidades de integrarlos a la misma red. Algunos ejemplos son…
– Conmutadores de campo APL compatibles con la conexión de dispositivos PROFINET-APL y PROFIBUS PA en el mismo conmutador
– Los dispositivos HART de 4 a 20 mA se pueden integrar a la red troncal Ethernet a través de E/S remotas habilitadas para Ethernet
¡Preparados para el futuro mediante el uso de la tecnología Ethernet-APL en nuevos proyectos!
Brownfield
3. Hay muchas topologías diferentes con diferentes tecnologías en la actualidad: E/S central con rack de clasificación, E/S remotas integradas a Ethernet industrial, PROFIBUS DP/PA, PROFINET a PROFIBUS PA, FOUNDATION Fieldbus, etc.
4. Las extensiones de planta o incluso las migraciones a Ethernet-APL siempre son posibles y, en la mayoría de los casos, también valen la pena (por ejemplo, como parte de una modernización de la planta)
5. En general, se debe verificar la siguiente renovación …
– Sustitución de IOs remotas, cajas de conexiones o campo
barreras mediante interruptores de campo APL
– Cambio de cables en líneas de ramal (cable de bus de campo blindado
tipo A en lugar de cables sin blindaje)
– Cambio de cables a interruptores de campo APL (cable de bus de campo
tipo A para topología troncal y spur o Ethernet
cable / cable de fibra óptica para topología en estrella)
– Interfaz Ethernet industrial en el controlador
Es posible la migración de tecnologías de 4 a 20 mA o bus de campo a Ethernet-APL.
