Bild 01: Ethernet-APL erweitert die Möglichkeiten von konventionellem Ethernet, um den hohen Anforderungen der Prozessindustrie gerecht zu werden, zum Beispiel lange Kabellängen, einfache Installation und explosionssicheres Design. (Quelle: Endress+Hauser)
Zu den Herausforderungen, denen sich Anlagenbetreiber derzeit in der Prozessindustrie stellen müssen, zählen unter anderem ein effizientes Engineering, eine präzise Anlagenplanung, schnelle Inbetriebnahme sowie die Herstellung von Produkten mit höchster Effizienz und Qualität. Die Digitalisierung gilt als wichtiger Schlüssel bei deren Lösung, da dank ihr wertvolle Prozessdaten zur Optimierung genutzt werden können.
Während sich viele Digitalisierungsprojekte auf die Vernetzung von Informationsquellen mit unternehmensweiten Systemen fokussieren, bleibt ein wertvoller Datenschatz bislang allerdings meist ungenutzt: erweiterte Diagnosedaten und zusätzliche Prozesswerte aus Feldgeräten. Auf Basis dieser Daten lassen sich eine vorausschauende Wartung realisieren und ungeplante Ausfälle vermeiden.
Bisherige Technologien, wie Hart, Profibus oder die 4…20-mATechnik, stoßen vielfach an ihre Grenzen. So behindern ihre geringe Datenübertragungsgeschwindigkeit, begrenzte Bandbreite und die Komplexität durch Protokoll-konvertierungen den Fortschritt. Hinzu kommt, dass Ethernet jahrzehntelang nur in Büroräumen der chemischen Industrie als Datenübertragungstechnik genutzt wurde. Doch dank der neuen physikalischen Schicht Ethernet Advanced Physical Layer, kurz APL, hat sich diese Technik zu einem großen Hoffnungsträger der Digitalisierung entwickelt (Bild 1).
Paradigmenwechsel eingeläutet
Bisher war der Einsatz von Ethernet in vielen Prozessindustrien aufgrund von Sicherheitsrisiken begrenzt. Dank Ethernet-APL ist nun aber die vollständige Ethernet- und TCP/IP-Konnektivität in gefährlichen Umgebungen, wie Chemieanlagen, der Öl- und Gasindustrie sowie in Wasserstoffproduktionsstätten, möglich. Außerdem erlaubt APL Geräten in der Prozessindustrie, mit hoher Geschwindigkeit und über Distanzen von bis zu 1 000 m zu kommunizieren. Dabei werden Strom- und Kommunikationssignale über ein einziges zweiadriges Kabel transportiert. Mit APL für Industrial-Ethernet-Protokolle, wie Profinet oder auch Ethernet/IP, steht also ein Paradigmenwechsel an, denn es überwindet die bisherigen Limitierungen und schließt als Schlüsseltechnologie die Lücke in der Automatisierungspyramide hin zur Feldebene.
Erfolgreiche Lasttests belegen Marktreife
Um die Leistungsfähigkeit von Ethernet-APL unter Beweis zu stellen, führte Endress+Hauser [1] bereits Anfang 2023 Lasttests durch, die einen realistischen Einsatz dieser Technologie simulierten. Die Ergebnisse dieser Tests zeigten eindeutig, dass Ethernet-APL den hohen Erwartungen der Prozessindustrie gerecht wird. Dafür wurden rund 240 Messgeräte und Komponenten von Endress+Hauser auf die Interoperabilität und Zuverlässigkeit von Ethernet-APL getestet. Die Ergebnisse waren durchweg positiv: Ethernet-APL erfüllte alle wesentlichen Anforderungen, einschließlich Netzlast, Skalierbarkeit, Fehlertoleranz und Redundanz-Umschaltzeiten, und übertraf diese in einigen Bereichen sogar.