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Michael Kessler ist mit diesem Beitrag im P&A-Kompendium 2020 als einer von 100 Machern der Prozessindustrie vertreten. Alle Beiträge des P&A-Kompendiums finden Sie in unserer Rubrik Menschen.
Ethernet ist daheim, in Büros und in der Fabrikautomation heute so selbstverständlich wie die Stromleitung. Nur im Feld der Prozessautomation ist es aus guten Gründen noch nicht etabliert. Dabei ist Ethernet die ideale Technologie für die durchgängige, offene und schnelle Übertragung großer Datenmengen.
In Zeiten von Industrie-4.0-Anwendungen, die nur mit einer durchgängigen Kommunikation vom Feldgerät in das Prozessleitsystem und in die Cloud funktionieren, ist das wichtiger denn je. Unsere Anwender fordern das – die Namur Open Architecture ist ein gutes Beispiel. Es fehlen hinreichende Leitungslängen, Gerätespeisung, Robustheit für die rauen Bedingungen und Konzepte für den Explosionsschutz.
Die Antwort ist der Ethernet Advanced Physical Layer, kurz Ethernet-APL. Daran arbeitet Pepperl+Fuchs seit 2011 gemeinsam mit elf namhaften Lieferanten für die Prozessautomation und allen einschlägigen Nutzerorganisationen.
Ethernet-APL ist ein neuer Physical Layer basierend auf einer Zweidrahtleitung (Single Pair Ethernet). Das heißt, alle Protokolle, die Ethernet nutzen, können in Zukunft auch von Feldgeräten in der Prozessautomation genutzt werden. Profinet, EtherNet/IP und OPC UA sind da nur ein paar Beispiele. Inzwischen hat das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) die Physik als 10BASE-T1L (Long Range Single Pair Ethernet) genormt.
Verbindung zwischen Feld und Standard-Ethernet herstellen
Mit Ethernet-APL werden Feldgeräte direkt an übergeordnete Systeme angebunden. Es entfallen die Netzwerkübergänge, die einen aufwendig zu konfigurierenden Engpass darstellen. Der Power Switch stellt die Verbindung zwischen Feld und Standard-Ethernet-Physik her. Die bis zu 1.000 m lange Zweidrahtleitung überträgt Daten und Strom, sodass die Geräte und Switches im Feld über eine Leitung mit Energie versorgt werden.
Im Feld befindet sich der Field Switch, der die Feldgeräte über bis zu 200 m lange Stiche versorgt. Damit reicht Ethernet-APL bis in den letzten Winkel, und mit 10 Mbit/s überträgt es die Konfiguration eines komplexen Geräts ohne Wartezeit. Die für den Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich kritische Schutzart Eigensicherheit und deren einfache Anwendung ist ein integraler Bestandteil.
Besondere Features
Das Referenzkabel, Typ A, bedeutet, dass Anlagenbetreiber ihre bestehende Profibus-PA- oder Foundation-Fieldbus-Verkabelung weiter verwenden können. Die Switches von Pepperl+Fuchs werden ein besonderes Feature bieten: An jeden Port können Profibus-PA-Feldgeräte angeschlossen werden, deren Daten dann automatisch per Ethernet übertragen werden. Das ermöglicht klare Konzepte für die Modernisierung oder Migration.
Standardisierungen der International Electrotechnical Commission (IEC) und IEEE legen die Technologie allen Marktteilnehmern offen. Das sorgt für Interoperabilität, wie sie in puncto Ethernet erwartet wird. Es wird sich ein Ecosystem von Lieferanten und Dienstleistern bilden, das eine starke Durchdringung und damit eine hohe Akzeptanz nach sich ziehen wird.
Wir freuen uns auf die Achema 2021. Dort werden wir erste Produkte vorstellen. So erreicht Ethernet endlich auch die Feldebene in der Prozessautomation.
