Der neue Weltstandard Ohne Umwege vom Feld bis in die Cloud

Ethernet-APL ist der nächste logische Entwicklungsschritt in der Prozessindustrie. Mit dem Advanced Physical Layer werden bewährte Lösungen und Standards zusammenwachsen. Informationen werden die Grenzen bisher separater Technologien überwinden und können ungehindert von der Cloud bis hinunter zum einzelnen Feldgerät fließen. Prozesse und Anlagen werden transparent wie nie zuvor. Die Prozessqualität wird neue Dimensionen erreichen. Big Data und das IIoT werden Einzug in die Prozessindustrie halten. Neue Wartungsstrategien werden Effizienz und Anlagenverfügbarkeit wesentlich steigern.

Dabei ist die neue physikalische Ebene für Ethernet-basierte Protokolle eigentlich keine Revolution, sondern eher eine sanfte Evolution. Die Technologie wurde nicht von Grund auf neu entwickelt, sondern beruht auf bewährten Industriestandards, Protokollen und Datenmodellen. Beispiele dafür sind Ethernet-Protokolle, wie EtherNet/IP, HART-IP, OPC UA und Profinet, während bei den Device Descriptions die gängigen Standards EDDL und FDT/DTM und neue wie PA-DIM und FDI unterstützt werden. Dadurch werden bestehende Investitionen geschützt und ein Großteil der vorhandenen Infrastruktur des Automationssystems kann weiterverwendet werden.

Entscheidend ist auch, dass sich zum Beispiel die vielfach vorhandenen 2-adrigen Verkabelungen vom Typ ‚A‘ weiterhin nutzen lassen. Wobei neben der reinen Kommunikation über dieselbe Leitung auch die Stromversorgung der angeschlossenen Feldgeräte vorgenommen wird. Ethernet-APL gilt daher als eine von mehreren Ausprägungen des Single Pair Ethernets (SPE). Die Technologie ermöglicht die direkte Anbindung von Feldgeräten und unterstützt damit eine durchgängige Kommunikation auf den letzten Metern im Feldbereich. Der Standard ermöglicht bis zu 92 W für den Betrieb von Feldgeräten an einem Strang.

Für viele Anwendungen in der Prozessindustrie ist interessant, dass Ethernet-APL eine einfache Umsetzung von Methoden des Explosionsschutzes unterstützt. Das schließt auch die Eigensicherheit ein. Außerdem lassen sich mit herkömmlichen Typ „A“-Kabeln auch große Distanzen mit 10 MBit/s überbrücken. Der Trunk kann eine Länge von bis zu 1.000 m haben, beim Spur sind es bis zu 200 m.

Diese Eigenschaften machen Ethernet-APL zu einer praktikablen Schlüsseltechnologie für den Übergang der Prozessindustrie zur Digitalisierung. Es lässt sich damit erstmals eine durchgängige Kommunikationsinfrastruktur nach den Maßstäben von Industrie 4.0 realisieren. Außerdem lassen sich Prozessanlagen unabhängig von ihrem geografischen Standort steuern und überwachen.

Entscheidend ist auch, dass alle Technologien, für die Ethernet-APL als Kommunikationsmedium dient, als offene Standards zur Verfügung stehen. Der Advanced Physical Layer spielt also nahtlos mit den gängigen System-Architekturen zusammen und befreit dadurch den Anwender von der Abhängigkeit von einzelnen Herstellern.

Umfassendes Ethernet-APL-fähiges Portfolio

Nach fast vier Jahren intensiver Zusammenarbeit zwischen den führenden Standardisierungsorganisationen und zwölf Herstellern ist Ethernet-APL jetzt international zertifiziert und steht damit auf breiter Ebene zur Verfügung. Hersteller wie Pepperl+Fuchs waren von Anfang an der Entwicklung des neuen Industriestandards beteiligt und konnten daher pünktlich zur Achema 2022 ein umfassendes Portfolio an Produkten und Lösungen vorstellen.

Mit dem APL Rail Field Switch in Kombination mit Remote I/O bietet das Unternehmen jetzt Lösungen an, um Geräte aller Generationen der letzten 50 Jahre über einheitliche Datenmodelle direkt an den Ethernet-Backbone anzubinden. Die Feldgeräte können sich in einem beliebigen Ex-Bereich befinden. Diese Daten lassen sich dann in der Engineering Station oder dem Asset-Management einer Prozessanlage nutzen und erlauben damit noch nie dagewesene Einblicke in Funktion und Zustand der Anlage.

Einzigartiges Projekt für die Prozessindustrie

Pepperl+Fuchs sieht in Ethernet-APL und den Technologien zur Datenintegration unter anderem eine deutliche Weiterentwicklung der Automatisierung im Bereich der Standard Operating Procedures. So melden sich zum Beispiel bei der Erweiterung einer Anlage zusätzliche Geräte automatisch am Netzwerk an und stellen ihre Device Descriptions zur Verfügung. Der Austausch von Geräten erfolgt nach dem Prinzip Plug & Play, denn die Systeme können das neue Gerät erkennen, konfigurieren und in die Steuerung einbinden.

Für die Prozessindustrie war die Entwicklung von Ethernet-APL ein einzigartiges Projekt. Dafür wurde die bisher größte Kollaboration der Branche realisiert, in die entscheidende Akteure aus dem Bereich der Verbände, Standardisierungsgremien und Hersteller eingebunden waren. Nach der internationalen Zertifizierung steht der voll digitalen Prozessanlage nichts mehr im Weg und es kann mit neuen Anwendungen und Möglichkeiten gerechnet werden, wie sie bisher nicht möglich war.