Pokročilá fyzická vrstva - Advanced Physical Layer
Ethernet Pokročilá fyzická vrstva (Ethernet-APL) popisuje a fyzická vrstva pro Ethernet komunikační technologie, která je speciálně vyvinuta pro požadavky zpracovatelský průmysl. Vývoj Ethernet-APL byl dán potřebou komunikace při vysokých rychlostech a na velké vzdálenosti, dodávkou energie a komunikačních signálů přes společný jediný, kroucená dvojlinka (2vodičový) kabel a ochranná opatření pro bezpečné použití uvnitř nebezpečný výbuch oblastech.
Jako podmnožina široce používaného ethernetového standardu navrženého speciálně pro náročné průmyslové aplikace poskytuje Ethernet-APL vysokou úroveň robustnosti pro vysoce spolehlivý provoz.
Ethernet se již dlouho stal standardním komunikačním řešením v oblasti informačních technologií Průmyslový Ethernet je společný popis varianty této normy pro výrobní a zpracovatelský průmysl. Ethernet-APL poskytuje chybějící spojení a rozšiřuje jednotnou ethernetovou komunikaci až na pole instrumentace.
Struktura
Jako fyzická vrstva je Ethernet-APL nezávislý na jakémkoli protokolu nebo komunikačním zásobníku a je navržen pro širokou adopci a aplikaci v automatizaci procesů.
| Vrstva OSI | Protokol | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 7 | aplikace | EtherNet / IP, HART-IP, OPC UA, PROFINET, http,... | |||
| 6 | Prezentace | ||||
| 5 | Zasedání | ||||
| 4 | Doprava | TCP, UDP | |||
| 3 | Síť | IP | |||
| 2 | Datové spojení | CSMA / CD, TJ, TSN ... | |||
| 1 | Fyzický | Ethernet Fast-Ethernet Gigabit-Ethernet WLAN ... | Ethernet APL | ||
Ethernet jako základ pro APL
Ethernet-APL je specifický, jeden párový Ethernet založený na 10BASE-T1L, jak je definován v IEEE 802.3cg,[1] s dalšími ustanoveními pro zpracovatelský průmysl. Komunikace Ethernet-APL je tedy součástí a plně kompatibilní se specifikací IEEE 802.3 Ethernet.
Komunikace Ethernet-APL se opírá o 10 Mbit / s plny Duplex komunikace přenášená jedním kroucená dvojlinka kabel. Podporuje všechny hlavní topologie sítě včetně dobře známých kmen & urychlit topologii, která je široce využívána v procesním průmyslu. Maximální délka kmene je 1 000 metrů Zóna 1, Div 2. Maximální délka výběžku je specifikována jako 200 m do zóny 0, div. 1.
Ethernet-APL obsahuje řadu vylepšení[2] speciálně přizpůsobené náročným požadavkům procesních a dalších průmyslových odvětví Jiskrová bezpečnost a přidává profily portů pro volitelné napájení a ochranu v nebezpečných oblastech.
Jiskrová bezpečnost
Jiskrová bezpečnost je zásadním požadavkem zejména na celém světě zpracovatelský průmysl které vyžadují snadno implementovatelné řešení řídicích a silových polí v oblastech s nebezpečím výbuchu. Z tohoto důvodu je volitelná jiskrová bezpečnost plně integrována do definic komunikačního standardu Ethernet-APL.
V technické specifikaci IEC TS 60079-47 ED1 [3] musí být definován jiskrově bezpečný 2vodičový Ethernet.
Jiskrově bezpečná bariéra je elektronický obvod na každém výstupu nebo vstupu spínače nebo nástroj. Zabraňuje tomu, aby se zápalná elektrická energie dostala do konektoru. Jiskrová bezpečnostní bariéra je oddělena od komunikačního obvodu (PHY). Tento konstrukční princip zajišťuje:
- Výrobci čipů mohou vyrábět komerčně dostupné PHY v množství dostupném také pro aplikace, které nevyžadují jiskrovou bezpečnost
- Prodejci zařízení mohou snadno vytvářet jiskrově bezpečná zařízení
Ethernet-APL je navržen tak, aby podporoval snadné plánování, ověřování, instalaci, dokumentaci a implementaci jiskrově bezpečného provozu polních přístrojů v nebezpečných oblastech. To zahrnuje mimo jiné živou práci na kabelech a nástrojích bez a horká práce povolení. Všechny vhodné výrobky jsou schváleny a oznámený subjekt.
Specifikace profilu portu
Část standardů pro Ethernet-APL[3] zahrnout definici profilů portů pro interoperabilitu v různých aplikačních scénářích. To zahrnuje aspekty, jako je typ segmentu, odlišení portu mezi trupy od portů typu spur-to-spur. Další specifikace se týkají výkonových charakteristik, které rozlišují mezi zdrojem a zátěží a porty bez napájení a bez napájení. Dalším ustanovením je definice výkonových tříd. To zahrnuje omezení maximálního napájecího napětí a napájecího proudu pro jiskrově bezpečný zdroj napájení.
Dalšími tématy, která jsou specifikována ve specifikaci profilu portu, jsou pravidla zapojení, přiřazení pinů pro terminály a konektory stínění a základy pravidla.
Další čtení
- Benedikt Spielmann: Ethernet do oblasti procesních rostlin / webů, Prezentace na konferenci ODVA 2020-03-04 https://www.odva.org/Portals/0/Library/Conference/2020-ODVA-Conference_Ethernet-APL_Spielmann_Final_PPT.pdf
Reference
- ^ Asociace standardů IEEE:802.3cg-2019 - IEEE Standard for Ethernet - Dodatek 5: Specifikace fyzické vrstvy a parametry správy pro provoz 10 Mb / s a přidružené napájení přes jeden vyvážený pár vodičů Dostupné v https://standards.ieee.org/standard/802_3cg-2019.html
- ^ „Advanced Physical Layer APL“. Bílá kniha PI. Profinet International. 2018.
- ^ A b Mezinárodní elektrotechnická komise: IEC TS 60079-47 ED1: Ochrana zařízení konceptem 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet (2-WISE) zveřejní v roce 2020 IEC Workinggroup SC 31G