APL: Ethernet xuống cấp trường trong các ngành công nghiệp chế biến 

Ethernet-APL: sự thúc đẩy cuối cùng Sự phát triển của lớp vật lý tiên tiến dựa trên hai dây (APL) cho Ethernet đang chạy ở tốc độ tối đa. Nó được dành cho các lĩnh vực tự động hóa quá trình và thiết bị xử lý để triển khai các thiết bị hiện trường với các chức năng bổ sung và không có bản dịch giao thức tại các địa điểm từ xa và nguy hiểm cháy nổ.

Ethernet Ethernet xuống cấp độ trường là một công nghệ cho phép phát triển công nghệ mới như Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) và sáng kiến Công nghiệp 4.0 của Đức. Cả hai đã giới thiệu các mô hình mới để tạo thuận lợi cho các ứng dụng dựa trên cách trình bày thời gian thực kỹ thuật số của hầu hết mọi đối tượng. Hơn nữa, các nhà sản xuất tự động hóa đang đối mặt với thách thức tạo ra quyền truy cập đơn giản, hiệu quả và an toàn vào cấp trường, thông qua các khái niệm như NAMUR Open Architecture (NOA).

Các giới hạn của giao diện truyền thông ngày nay nhanh chóng đạt được trong việc hiện thực hóa các ứng dụng cần nhiều dữ liệu mới. Do đó, ngành công nghiệp xử lý trong tương lai cần một chuẩn mạng có thể truyền dữ liệu quá trình từ các thiết bị thông qua các hệ thống truyền thông với tốc độ và tính linh hoạt của Ethernet tiêu chuẩn và các giao thức truyền thông được xây dựng dựa trên chính nó.

Một nhóm dự án bao gồm các chuyên gia đại diện cho ba tổ chức và mười một nhà cung cấp tự động hóa đã hợp tác làm việc kể từ năm 2017 để thực hiện giao diện truyền thông phù hợp cho tương lai. Giao diện cũng kết hợp các thông số kỹ thuật được nêu trong khuyến nghị NAMUR NE168 (Yêu cầu về hệ thống truyền thông Ethernet cấp trường), vừa được công bố vào tháng 11 năm ngoái.

Tiêu chuẩn IEEE 802.3cg (10BASE-T1L) trong tương lai tạo thành nền tảng của Ethernet-APL. Nhóm làm việc đang trong quá trình phát hành một đặc điểm kỹ thuật cho Ethernet hai dây cho chiều dài cáp lên đến 1000 m với tốc độ truyền 10 Mbps song công hoàn toàn. Dự án đang đúng tiến độ, dự kiến hoàn thành vào quý IV năm 2019. Điều này sẽ cho phép các nhà sản xuất 10BASE-T1L PHYs (Truyền thông ASICS) hoàn thiện việc phát triển sản phẩm của họ. Bên cạnh ngành công nghiệp chế biến, có vô số doanh nghiệp trong các phân khúc khác (ví dụ: tự động hóa tòa nhà) có kế hoạch lớn với tiêu chuẩn truyền thông mới này.

Yêu cầu về chống cháy nổ vẫn là một tính năng đặc biệt trong ngành công nghiệp chế biến. Ethernet-APL sẽ hỗ trợ về cơ bản tất cả các loại bảo vệ đánh lửa có liên quan. Để hỗ trợ phương pháp bảo vệ phổ biến rộng rãi, an toàn nội tại, các thông số phù hợp đã được chỉ định. Bước tiếp theo, các tham số này sẽ được bao gồm trong thông số kỹ thuật của IEC (TS). IEC đã đưa ra lời kêu gọi quan tâm đến một IEC-TS đã được đáp ứng với phản ứng rất tích cực từ nhiều quốc gia. IEC-TS định nghĩa một EthernetAPL an toàn nội tại cho cả phát triển sản phẩm và ứng dụng tại hiện trường – đơn giản như dưới thuật ngữ FISCO tại Profibus PA. Thông số kỹ thuật mới này hiện đang được phát triển dưới tên 2WISE (Ethernet 2 dây thực sự an toàn Ethernet).

Một nhiệm vụ cốt lõi quan trọng của nhóm dự án APL là đảm bảo khả năng tương tác của các thành phần APL. Điều này bao gồm đặc điểm kỹ thuật của truyền thông và cung cấp năng lượng an toàn nội tại, cũng như các cấu hình liên quan để các thiết bị trường Ethernet công nghiệp có thể được sử dụng trong các khu vực nguy hiểm cháy nổ đến khu vực 0 hoặc loại 1 / bộ phận 1. Nhóm cũng ưu tiên cao về chủ đề đảm bảo sự phù hợp và do đó khả năng tương tác của các thiết bị. Sự phù hợp về chức năng của các thiết bị Ethernet-APL trong tương lai sẽ được kiểm tra và chứng nhận bởi các tổ chức chứng nhận được cấp phép tại các tổ chức PI, FieldComm Group và ODVA.

Đi trước một bước
APL @ 10Mbps đang trở thành công nghệ cốt lõi cho Ethernet xuống hiện trường. Tuy nhiên, có một số ứng dụng dường như cần tốc độ dữ liệu cao hơn. Đó là lý do tại sao tính khả thi của giải pháp 100 Mbs – được gọi là APL Giai đoạn 2 – đã được nghiên cứu. Các thử nghiệm đang thực hiện đã tiết lộ rằng một giải pháp công nghệ thực sự có thể. Tuy nhiên, kinh nghiệm đã làm rõ một điều: giải pháp 100 Mbps trên thị trường chỉ có thể thực hiện được thông qua tiêu chuẩn hóa của IEEE. Đó là lý do tại sao tất cả các lĩnh vực công nghiệp hiện đang được tìm kiếm để hỗ trợ thêm – đó là, những người cũng cần một giải pháp với 100 Mbps, chiều dài phân đoạn 200 m500 thông qua giao tiếp hai dây.

Ethernet-APL là một khoản đầu tư quan trọng về phía các nhà sản xuất thiết bị hiện trường, nhà cung cấp hệ thống tự động hóa và nhà cung cấp các thành phần cơ sở hạ tầng. Tất cả các bên liên quan này đều có chung tầm nhìn về một lớp vật lý đơn, phổ biến và minh bạch cho Ethernet trong lĩnh vực tự động hóa quy trình. Nếu giao tiếp Ethernet-APL dựa trên các tiêu chuẩn IEEE và IEC đã được thiết lập và được chứng nhận ở mọi khu vực trên thế giới, chúng ta có thể hy vọng nó sẽ trải nghiệm sự chấp nhận rộng rãi trên thị trường.

Triển vọng công nghệ
Ethernet-APL là một công nghệ cơ bản cho phép phát triển sản phẩm rộng rãi và sáng tạo. Từ các công ty kỹ thuật đến các nhà sản xuất mô-đun và nhà máy, từ nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp dữ liệu đến người tiêu dùng – mọi người đều được hưởng lợi từ việc số hóa các ngành công nghiệp chế biến. Khả năng truyền thông Ethernet với nguồn điện thông qua một dây cáp hai dây sẽ tạo ra một lớp vật lý mới, dễ sử dụng và đó là một thế hệ hoàn toàn mới của các thiết bị cơ sở hạ tầng cũng như các thành phần cơ sở hạ tầng. Điều này sẽ đơn giản hóa quy trình công nghệ và cho phép các ứng dụng hoàn toàn mới. Các khả năng ở đây dường như là vô hạn.

Nhóm dự án APL