Cyfryzacja w zakładach procesowych. Ethernet do urządzeń polowych gotowy do wprowadzenia na rynek
W rozważaniach o przyszłości przemysłu przetwórczego wciąż pojawia się jedna koncepcja: Ethernet APL (Advanced Physical Layer). Ta kluczowa technologia zapewnia kompleksowe rozwiązanie Ethernetu dla swobodnego przepływu informacji z urządzeń polowych. Jego prezentacja na targach ACHEMA Pulse 2021 oznacza, że branża podejmuje decydujący krok w kierunku Przemysłu 4.0.
Sterowanie procesami i komunikacja biurowa to dwa różne światy, które wchodzą w interakcję tylko w ograniczonym zakresie. Cyfryzacja procesów przemysłowych wymaga jednak płynnego i bezpiecznego przepływu danych bez ograniczeń. Ethernet end-to-end to kluczowe rozwiązanie, a Ethernet APL to nowa technologia, dzięki której to wszystko jest możliwe.
Ethernet APL to nowa warstwa fizyczna dla trudnych warunków środowiskowych w przemyśle przetwórczym. Umożliwia bezproblemową komunikację między automatyką procesów a resztą cyfrowego świata, w którym Ethernet jest wszechobecnym standardem. Istniejące ograniczenia systemowe są eliminowane, a całkowicie nowy poziom kontroli, wydajności i elastyczności jest zapewniony przez cały cykl życia zakładu przetwórczego. To sprawia, że Ethernet APL jest technologicznym kamieniem milowym, który otwiera zupełnie nowe możliwości zarówno dla dostawców systemów automatyki, jak i operatorów instalacji.
– Ethernet APL to duży krok w przyszłość. Jesteśmy przekonani, że wszystkie urządzenia obiektowe będą w przyszłości współpracować z komunikacją opartą na IP. Będą wspierać aplikacje, które nawet jeszcze nie istnieją – mówi Lutz Liebers, prezydent dywizji automatyzacji procesów w Pepperl+Fuchs.
Firma Pepperl+Fuchs dostrzega potencjał zaawansowanej warstwy fizycznej APL opartej na technologii Ethernet. Od początku miała ona decydujące znaczenie w jej rozwoju. Ethernet APL to ustandaryzowana i otwarta technologia dla przemysłu przetwórczego. Jest wspierany przez wiodących producentów sprzętu, a także organizacje normalizacyjne i grupy użytkowników z branży, np. FieldComm Group, ODVA, OPC Foundation i Profibus/Profinet International. Oficjalna prezentacja technologii odbyła się w trakcie targów ACHEMA Pulse 2021, gdzie podczas 12 profesjonalnych wykładów i warsztatów specjaliści z branży mogli zapoznać się z cyfrową przyszłością przemysłu przetwórczego. Wszystkie standardy związane z technologią Ethernet APL zostały przedstawione podczas prezentacji.
Ethernet do urządzeń polowych
Ethernet APL eliminuje ograniczenia bramek i umożliwia w pełni przejrzyste przesyłanie danych ze wszystkich urządzeń w zakładzie. Komunikacja z urządzeniami polowymi jest realizowana w oparciu o dane i odbywa się równolegle oraz całkowicie niezależnie od systemu sterowania, co zapewnia nowy poziom automatyzacji. Ręczne działania nie są już wymagane, a projektowanie systemu jest znacznie przyspieszone. Nie ma też żadnych przeszkód w konserwacji predykcyjnej. To wszystko stwarza idealne warunki do cyfrowej transformacji jutra, upowszechniania Internetu i Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT), dużych zbiorów danych i przetwarzania w chmurze.
Ethernet APL umożliwia m.in. automatyczne wykrywanie przez system zarządzania zasobami każdego urządzenia polowego, zarówno podczas wdrożenia, jak i po wymianie. Dane urządzenia mogą być przechowywane centralnie i wykorzystywane do automatycznej konfiguracji. Naprawa i wymiana urządzeń odbywa się w sposób ukierunkowany i w minimalnym czasie. Używając tabletu, instalator może sprawdzić stan i przeprowadzić diagnostykę urządzenia polowego bezpośrednio na miejscu. Konfiguracja i dokumentacja są automatycznie synchronizowane. – Ethernet APL to nie tylko kolejna magistrala. To fizyczna warstwa dla istniejącej infrastruktury i ekosystemów. Pozwala na dowolny rodzaj komunikacji przez Ethernet. Urządzenie polowe może nawet wysłać wiadomość e-mail – wyjaśnia Michael Kessler, wiceprezydent wykonawczy ds. technologii komponentów w firmie Pepperl+Fuchs. Ethernet APL jest uznawany na całym świecie i jest jednym z kilku standardów Ethernet. Technologia jest w pełni kompatybilna z komunikacją Ethernet, która jest ustanowiona na całym świecie.
Specjalne rozwiązanie dwuprzewodowe dla zakładów przetwórczych
W przypadku Ethernetu jednoparowego (SPE, Single-Pair Ethernet) istnieje już standard komunikacji Ethernet z użyciem kabli dwużyłowych. SPE reprezentuje rodzinę standardów komunikacyjnych. Jednak komunikacja niezależna od protokołu Ethernet APL to znacznie więcej. Wykorzystuje jeden ze standardów i definiuje wszystkie właściwości elektryczne wymagane dla wysokiego stopnia prostoty i interoperacyjności. Przykładowo użycie tego samego kabla do zasilania i transmisji danych znacznie upraszcza projektowanie, instalację i wdrażanie systemu. Ochrona odgromowa i wysokie standardy EMC zwiększają niezawodność działania. Iskrobezpieczna ochrona przeciwwybuchowa jest wymogiem dla przemysłu przetwórczego. Solidna technika łączenia za pomocą prostych zacisków jest identyczna z prostym i znanym procesem instalacji. Wszystkie cztery organizacje użytkowników stosują wspólne, znormalizowane metody testowania, aby zapewnić pełną zgodność i niezawodne działanie. Ethernet APL jest wspierany przez wszystkie wiodące w branży komitety normalizacyjne i umożliwia realizację takich koncepcji, jak otwarta architektura NAMUR.
Producenci sprzętu, tacy jak firma Pepperl+Fuchs, od początku wspierali otwarty standard w rozwoju Ethernet APL. Może on być swobodnie zaadaptowany przez wszystkich producentów urządzeń i jest powszechnie rozpoznawany w przemyśle przetwórczym. Łącznie 12 producentów i wiodących organizacji użytkowników jest zaangażowanych w rozwój technologii Ethernet APL i standaryzację w ramach IEC.
Przełącznik polowy APL łączy 8, 16 lub 24 urządzenia polowe APL
Gotowy na migrację do cyfrowej instalacji procesowej
– Jako lider rynku jesteśmy dumni z naszych wysiłków na rzecz ustanowienia Ethernet APL jako technologii podstawowej. Ethernet używany w terenie spełni wysokie oczekiwania naszych klientów. Zapraszamy innych uczestników rynku, aby stali się częścią tego postępu technologicznego, opracowując własne urządzenia – podsumowuje strategię firmy Pepperl+Fuchs Lutz Liebers.
W branży zauważalne jest duże zainteresowanie, a nową technologię wdrażają nie tylko duże firmy, takie jak BASF. Uczestnicy rynku w dziedzinie budowy instalacji procesowych już planują wykorzystanie Ethernet APL w zakładach, które będą powstawać.
Specjalnie dla początkujących użytkowników został stworzony kompleksowy przewodnik inżynierski, oferujący pełną wiedzę i opisujący doświadczenia producentów urządzeń oraz organizacji użytkowników. Zawiera cenne wskazówki i wytyczne dotyczące najlepszych praktyk, które pomagają operatorom procesów uniknąć typowych pułapek, często pojawiających się podczas planowania infrastruktury komunikacji cyfrowej w terenie.
Jednym z pierwszych produktów wprowadzonych na rynek w czasie ACHEMA Pulse 2021, jest przełącznik polowy FieldConnex APL. Bezproblemowo współpracuje ze wszystkimi urządzeniami polowymi APL dostępnymi na rynku. Umożliwia jednoczesną pracę standardowych urządzeń polowych Profibus PA oraz przyszłych urządzeń Profinet obsługujących APL.
Ethernet APL otwiera wiele możliwości migracji w kierunku przekształcenia istniejącego systemu sterowania procesem w kompletne rozwiązanie cyfrowe. Wykorzystanie istniejącego okablowania chroni inwestycję i minimalizuje wysiłek instalacyjny. Jeśli zakład już korzysta z Profibus PA, bardzo łatwo można go przystosować do komunikacji Ethernet APL. W takim przypadku wystarczy wymienić istniejące bariery polowe i ochronniki segmentu na przełączniki polowe APL. Przełącznik polowy APL automatycznie dostosowuje się do systemu, wykrywa istniejące urządzenia Fieldbus z protokołem Profibus PA i nawiązuje z nimi płynną komunikację.
Ethernet APL jest gotowy do użycia i może zastąpić tradycyjną, cenioną za niezawodność technologię 4–20 mA, kompleksową i spójną infrastrukturą cyfrową. – Cykl życia nowego zakładu przetwórczego zwykle nie zaczyna się od zakupu sprzętu, ale od kompleksowego planowania. Jesteśmy gotowi do ścisłej współpracy z użytkownikami, którzy chcą stworzyć warunki dla Ethernet APL już w fazie planowania – podkreśla Lutz Liebers z Pepperl+Fuchs.
Przyszłość jest cyfrowa, a Przemysł 4.0 przyjmuje jasno zdefiniowane formy. Przemysł przetwórczy dojrzał już do technologii Ethernet APL, a wymagania techniczne zostały spełnione. Nadszedł czas, aby operatorzy zakładów podjęli decydujący krok w kierunku przeniesienia swoich zakładów przetwórczych na kolejny etap rozwoju, co utoruje drogę do większej wydajności i przejrzystości. Dzięki temu będą mogli skorzystać z bogactwa innowacyjnych rozwiązań cyfrowych.
Pepperl+Fuchs Sp. z o.o.
ul. Owsiana 12
03-825 Warszawa
tel. 22 25 69 770
e-mail: pa-info@pl.pepperl-fuchs.com
www.pepperl-fuchs.com
source: Automatyka 12/2021