Die Aufgaben von Ethernet-APL

Testaufbau bei BASF

Testaufbau bei BASF: Die weltweit erste SIL3-Kommunikation über Ethernet-APL. (Quelle: Hima)

Moderne Kommunikationssysteme sind in mehrere Schichten aufgeteilt. Dabei stellt jede Schicht unterschiedliche Fähigkeiten bereit und kann gegen andere Technologien auf der gleichen Schicht ausgetauscht werden.

Die unterste Schicht ist die Bit-Übertragungsschicht, im englischen Physical Layer. APL steht für Advanced Physical Layer und beschreibt, wie Fast-Ethernet, WLAN oder Lichtwellenleiter, die physikalische Übertragung von Daten. Jede dieser Anbindungen ist für einen speziellen Einsatzbereich konzipiert. Ethernet-APL vereint einige wichtige Eigenschaften für die Prozessautomation. Dazu zählen unter anderem:

  • verpolungssicherer 2-Draht-Anschluss,
  • hohe Datenübertragungsrate: mit 10 Mbit/s pro Verbindung mehr als 300 Mal schneller als bestehende Feldbuslösungen,
  • Voll-Duplex-geswitchtes Ethernet ermöglicht verfügbare Topologien, wie Stern oder Ring,
  • Entfernungen bis 1000 m bei vollem Erhalt der Datenqualität,
  • einfaches Netzwerkdesign und eine einfache Netzwerkwartung durch Punkt-zu-Punkt-Verbindungen,
  • Daten und Energieübertragung auf der gleichen Leitung,
  • Kommunikation bis in den explosionsgeschützten Bereich (bis Ex-Zone 0 Div.1),
  • robustes Design für industrielle Umgebungen sowie
  • Standardisierung und damit Zukunftssicherheit.

Die Austauschbarkeit der ISO/OSI-Schichten ermöglicht die einfache Konvertierung von Fast-Ethernet auf Ethernet-APL. Das demonstriert zum Beispiel Pepperl+Fuchs mit einem Ethernet-APL-Switch, der als Medienkonverter von Fast-Ethernet nach Ethernet-APL eingesetzt wird.

Für die Bit-Übertragungsschicht spielt es keine Rolle, welche übergeordneten Schichten in die Kommunikation involviert sind und welche Daten ausgetauscht werden. Bekannte übergeordnete Schichten sind zum Beispiel IP und TCP/UDP. Auch diese übergeordneten Protokolle sind austauschbar, wenn sie sich auf der gleichen Schicht befinden. Erst in der Anwendungsschicht bekommen die Daten dann auch eine Bedeutung. Ein weit verbreitetes Protokoll einer höheren Schicht in der Automation ist Modbus, das TCP oder UDP sowie Fast-Ethernet oder Ethernet-APL nutzen kann. Modbus ist ein einfaches Beispiel. Für universelle Automatisierungslösungen sind jedoch modernere, universellere Protokolle mit einem weiteren Einsatzbereich deutlich interessanter, zum Beispiel Profinet. Es bietet neben vielen weiteren Vorteilen mit Profisafe auch ein offenes Protokoll für die funktionale Sicherheit an, das einen Black-Channel zwischen einem Host und einem Device aufbaut. Potenzielle Fehler dazwischen liegender Kommunikationsschichten können erkannt werden. Somit ist es möglich, Profinet und Profisafe durch die Austauschbarkeit der unterlagerten Schichten sowohl über Fast-Ethernet als auch Ethernet-APL zu übertragen.

Technologisch tritt Ethernet-APL an, um bestehende 4…20-mA-Lösungen sowie Remote-IO zu ersetzen. Dies ist ein großes Versprechen und erfordert bei Herstellern und Anwendern ein Umdenken in der Anwendung.

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