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Ethernet in der Prozesstechnik: Update in Sachen Advanced Physical Layer

FieldComm Group, ODVA sowie Profibus & Profinet International (PI) haben auf der Achema 2018 über den Status quo der Entwicklungen zum Advanced Physical Layer für das Industrial Ethernet in der Prozessindustrie informiert. Erste Produkte seien 2022 zu erwarten.

APL-Demo am Stand von PI auf der Achema 2018 Bildquelle: © Computer&AUTOMATION

Eine erste APL-Demo mit Feldgeräten unterschiedlicher Hersteller war auf dem PI-Stand zu sehen, eine zweite …

Bestehende Feldgeräte in der Prozessindustrie sind typischerweise auf begrenzte Feldbus-Netzwerkinfrastrukturen angewiesen, welche die Implementierung von datenintensiven Anwendungen behindern und eine durchgängige Ethernet-basierte Kommunikation erschweren. Für die Prozessindustrie der Zukunft bedarf es daher eines neuen Netzwerkstandards, der in der Lage ist, Prozessdaten von Geräten über Kommunikationssysteme mit der Geschwindigkeit und Flexibilität von Standard-Ethernet- und IP-Technologien zu übertragen.

Vor diesem Hintergrund wurde im Jahr 2011 Gestalt die Entwicklungen zu einem Advanced Physical Layer (APL) eingeleitet. Diese Schicht sollte unabhängig von vorhandenen Protokollen sein und bestehende Einschränkungen mit Netzwerkausdehnung und der Installation in explosionsgefährdeten Bereichen überwinden. Ende 2016 genehmigte die IEEE Standards Association das IEEE P802.3cg-Projekt, das sich mit der Entwicklung von Erweiterungen des IEEE 802.3 Ethernet-Standards (IEEE 802.3) für ein Zweidraht-Ethernet nach 10BASE-T1L beschäftigt. Damit sollten eine erweiterte Reichweite und der Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ermöglicht werden. Der Entwurf eines solchen auf IEEE P802.3cg basierenden erweiterten Standards wird auch Spezifikationen für Anwendungen mit geringer Reichweite und eine Lösung zur Hilfsenergie-Versorgung enthalten. Es ist zu erwarten, dass der Entwurf 2018 fertiggestellt wird. Die daraus resultierende Ergänzung von IEEE 802.3 wird voraussichtlich in der zweiten Jahreshälfte 2019 freigegeben.

APL-Demo am Stand der ODVA auf der Achema 2018 Bildquelle: © Computer&AUTOMTION

… am Stand der ODVA.

Zu den wichtigsten Aspekten des dazu parallel laufenden APL-Projektes gehört das Ziel, die relevanten IEC-Normen um zusätzliche Definitionen zu erweitern, die eine Installation von Ethernet-Geräten in explosionsgefährdeten Bereichen (Zone 0 und 1 / Division 1) ermöglichen, sowie protokollunabhängige Konformitätstests für eine eigensichere Anpassung an 10BASE-T1L zu entwickeln. Nach Abschluss aller IEEE- und IEC-Standards und den damit verbundenen Feldgeräte-Konformitätstests soll dieses „Ethernet bis zur Feldebene“ bis 2022 fertiggestellt sein. Dr. Jörg Hähniche, Sprecher des Steering Committee des APL-Projektes und Mitarbeiter von Endress + Hauser betonte im Rahmen der gemeinsamen Pressekonferenz von Profibus und Profinet International (PI), ODVA sowie der Fieldcomm Group auf der Achema 2018: „Wir haben einen strengen Zeitplan, sind aber voll in der Spur!“

Ethernet bis zur Feldebene nutzt Technologien und Optionen, die in der Prozessautomatisierung bereits etabliert sind. Dazu gehört auch die bewährte Trunk-and-Spur-Topologie. Sie kann bis zu 50 Feldgeräte mit bis zu 500 mW pro Gerät versorgen. Weit verbreitete und etablierte Kabel-Infrastrukturen werden spezifiziert, um die Migration vorhandener Anlagen zur zukünftigen Ethernet-Konnektivität zu unterstützen.

Neben den genannten Organisationen wird das APL-Projekt von mehreren großen Zulieferern der Prozessindustrie getragen, darunter ABB, Endress + Hauser, Krohne, Pepperl-Fuchs, Phoenix Contact, Rockwell Automation, Samson, Siemens, Stahl, Vega und Yokogawa.