Zalety Ethernet-APL i bezpieczna przyszłość
Co się za tym kryje: W przeciwieństwie do standardu 4 … 20 mA zakłócenia sygnału lub dryfty rozpoznawane są natychmiast, co zwiększa niezawodność pomiaru.
Ethernet APL jest o około 5% droższy od zdalnego wejścia/wyjścia pod względem sprzętowym, ale jest nadal tańszy od konwencjonalnego okablowania bezpośredniego. W porównaniu do 4 … 20 mA lub HART hardware jest droższy, ale APL pozwala na oszczędność w obszarze inżynierii, integracji i uruchomienia: Duża szybkość transmisji danych, łatwe okablowanie i całkowita transparentność danych przyspieszają przebieg procesów i redukują liczbę błędów. Ocena ta opiera się na przeprowadzonych badaniach, analizach kosztów i projektach pilotażowych, a także doświadczeniu zebranym w autentycznych systemach technologicznych.
Zysk z efektywności kompensuje nieco wyższe koszty inwestycyjne, natomiast w perspektywie długoterminowej na korzyść działają dodatkowe funkcje, takie jak spójne dane urządzeń, większe możliwości diagnostyki oraz łatwa wymiana urządzenia.
Podsumowanie: W porównaniu z innymi technologiami Ethernet-APL jest opłacalny ekonomicznie – zwłaszcza jeżeli chodzi o oszczędność czasu, mniejszą podatność na błędy i uproszczone procesy.
Technologia Ethernet-APL jest wykorzystywana przez wszystkich dużych producentów urządzeń systemowych i obiektowych i stale rozwijana. Liczne projekty pilotażowe potwierdzają dużą akceptację tej technologii. Dla użytkowników oznacza to: Urządzenia różnych producentów współpracują ze sobą bez żadnych problemów, są łatwe do integracji i zapewniają długoterminową dostępność
– idealne rozwiązanie,
gdy chodzi o zapewnienie stabilnej i przyszłościowej instalacji przemysłowej.
Standaryzacja zapewnia, że urządzenia będzie można integrować również w kolejne generacje systemów sterowania procesami i automatyzacji.
Ethernet-APL uważany jest za wyjątkowo niezawodny, ponieważ dane przesyłane są za pomocą solidnych przewodów 2-żyłowych, znacznie zmniejszających zakłócenia sygnału. Również w przypadku długich przewodów lub otoczenia narażonego na częste zakłócenia komunikacja pozostaje stabilna, co umożliwia szybkie czasy reakcji i planowane interwały konserwacji.
Sprawdzona technologia Ethernet została specjalnie stworzona na potrzeby przemysłu procesowego: zintegrowane iskrobezpieczeństwo i ochrona Ex zapewniają bezpieczne stosowanie również w obszarach zagrożonych wybuchem.
Integracja w istniejących systemach i dokumentacja
APL zapewnia automatyczne rozpoznanie urządzenia za pomocą plików GSDML, serwera internetowego lub funkcji backup. System może automatycznie skonfigurować nowo zainstalowane urządzenie i przejąć istniejącą parametryzację. Ułatwia to wymianę sond i aktuatorów, zwłaszcza w dużych instalacjach z licznymi urządzeniami obiektowymi.
Co się za tym kryje:
Dzięki poniższym trzem mechanizmom system automatycznie rozpoznaje, które urządzenie zostało podłączone, ładuje odpowiednie parametry i integruje je w systemie – bez konieczności ponownego ręcznego programowania. Pozwala to zaoszczędzić czas, zmniejszyć liczbę błędów i sprawdza się zwłaszcza w dużych instalacjach z wieloma urządzenia polowymi.
1. Opis urządzenia w plikach GSDML
- Plik GSDML: Każde urządzenie APL ma standardowy plik XML, który opisuje jego właściwości, parametry komunikacji i możliwości konfiguracji.
- Podłączanie urządzenia: W momencie instalacji urządzenie wysyła swoje dane GSDML do systemu sterowania procesami.
- Integracja w systemie: System sterowania procesami wczytuje plik, rozpoznaje urządzenie, wczytuje jego parametry i prawidłowo wprowadza je do systemu.
2. Serwer internetowy w urządzeniu
- Urządzenia VEGA APL są wyposażone w zintegrowany serwer internetowy.
- Użytkownik może przez system sterowania procesami uzyskać dostęp bezpośrednio do urządzenia, odczytać jego parametry i przeprowadzić konfigurację.
3. Funkcje back-up i konfiguracji
- Urządzenie przesyła istniejące parametry do systemu sterowania procesami. Przesłane dane zapisywane są w bazie danych lub pliku projektowym, aby w razie potrzeby można je było ponownie wgrać do urządzenia.
- Przy wymianie urządzenia parametry te są automatycznie przenoszone na nowe urządzenie.
Ich liczba jest uzależniona od wydajności Power-over-APL oraz rozdziału prądu przez przełącznik. W przypadku normalnego zastosowania można eksploatować od 8 do 24urządzeń na segment, przy czym należy uwzględnić rezystancję linii i budżet mocy.
Wiele istniejących 2-żyłowych przewodów można nadal wykorzystywać. Warunkiem jest kompatybilność systemów sterowania i infrastruktury przełączników z APL.
Co się za tym kryje: APL wykorzystuje tę samą fizyczną zasadę bazującą na przewodzie 2-żyłowym co klasyczne urządzenia obiektowe, ale zarazem umożliwia większą szybkość transmisji danych i Power-over-APL. W wielu przypadkach pozwala to zachować istniejące okablowanie i wymienić jedynie urządzenia końcowe lub przełączniki, bez konieczności modernizacji całej instalacji.
APL wymaga od użytkownika wcześniej zdefiniowanych długości kabli, segmentacji i topologii. Oprogramowanie do planowania wspiera tworzenie sieci i symulowanie granic wydajności, niezbędnych szerokości pasm i ścieżek diagnostycznych. Zastosowanie zasady 2 WISE (2-Wire Intrinsically Safe Ethernet) dodatkowo ułatwia planowanie i dokumentację, ponieważ zasilanie prądem i przesyłanie danych można standardowo zrealizować przy użyciu dwóch przewodów.
Bezpieczeństwo, normy i standardy
Ethernet-APL redukuje liczbę potrzebnych bramek, ponieważ urządzenia można bezpośrednio włączyć na poziomie sterowania. Dane istotne dla bezpieczeństwa (Safety) można niezawodnie przesłać przez tę samą sieć. Duża szerokość pasma 10 Mbit/s umożliwia równoległe przesyłanie danych procesowych, diagnostycznych i zastosowań IIoT, bez zakłócania sterowania. Cyberbezpieczeństwo zapewniają dodatkowo dwie segmentowane sieci, kontrolowane przełączniki i szyfrowanie.
Przekłada się to na konkretne korzyści. Potrzeba mniej sprzętu, procesy związane z bezpieczeństwem możesz bezpośrednio włączyć w sieć i jednocześnie równolegle weryfikować dane pomiarowe i analizy, podczas gdy sieć jest zabezpieczona przed nieupoważnionym dostępem.
Urządzenia APL można stosować w strefach Ex do strefy 0, jeżeli mają one certyfikat zgodny z zasadą 2 WISE. Zgodnie z zasadą 2 WISE zasilanie i bezpieczna transmisja danych odbywają się jednocześnie za pośrednictwem zalewdwie dwóch przewodów, co zapobiega powstawaniu iskier lub niedopuszczalnych poziomów energii w potencjalnie wybuchowej atmosferze.
Co się za tym kryje: Normy iskrobezpieczeństwa (IS) w połączeniu z fizycznymi specyfikacjami Ethernet-APL zapewniają bezpieczną eksploatację urządzeń.
Nowoczesne strategie konserwacji i napraw
APL obsługuje PA-DIM i OPC UA. Pasuje on do kontekstu Przemysłu 4.0 i NAMUR Open Architecture (NOA), ponieważ dostarcza przejrzystych danych procesowych i diagnostycznych do systemów sterowania, platform analitycznych lub zastosowań w chmurze.
Co się za tym kryje: Zgodność z tymi standardami zapewnia interoperacyjność urządzeń różnych producentów oraz możliwość przetwarzania danych diagnostycznych w sposób znormalizowany.
Diagnostyka w czasie rzeczywistym umożliwia ukierunkowaną konserwację. Ostrzeżenia zgodnie z NAMUR NE 107 lub PA-DIM można centralnie wyprowadzić i automatycznie przetworzyć. Aktualnie przesyłane są przede wszystkim wartości statyczne, takie jak status urządzenia lub stany wartości pomiarowych, co pozwala na szybkie wykrywanie usterek i precyzyjne planowanie napraw.
Perspektywistycznie rozwój zmierza w kierunku konserwacji predykcyjnej, w której urządzenia mogą przewidywać ewentualne usterki na podstawie ciągłej analizy danych.
Ethernet-APL pozwala na dostarczanie większej ilości informacji bezpośrednio z terenu, bez konieczności stosowania dodatkowych bramek. Otwiera to nowe możliwości stworzenia lepszej strategii utrzymania ruchu, polegającej na zmniejszeniu liczby nieplanowanych przestojów i optymalnym zharmonizowaniu czynności konserwacyjnych.
Chcąc wykorzystać Ethernet-APL w swojej aplikacji, należy dobrze się do tego przygotować. Firma VEGA oferuje praktyczne szkolenia z zakresu zagadnień APL, które odbywają się zarówno online, jak i stacjonarnie. Podczas szkolenia poznasz nie tylko teorię, ale także praktyczną obsługę urządzeń polowych VEGA i oprogramowania.
Szczególnie istotne są:
- Podstawy technologii – zrozumienie fizycznych właściwości APL, deterministyczne przesyłanie danych i segmentyzacja sieci.
- Integracja w istniejących systemach – zrozumienie, jak urządzenia obiektowe APL są włączane w istniejące systemy sterowania procesami, PLC i systemy Asset Management.
- Konfiguracja urządzenia i diagnoza – posługiwanie się plikami GSDML, serwerami internetowymi, funkcjami backup i wykorzystywanie danych diagnostycznych do konserwacji i optymalizacji.
- Pakiety bezpieczeństwa – ochrona przed wybuchem, bezpieczeństwo sieci i działania z zakresu cyberbezpieczeństwa.
- Zastosowania praktyczne i najlepsze praktyki w istniejących systemach i instalacjach Greenfield, równoległe przepływy danych do PLC i platform IIoT, konserwacja predykcyjna.
Cyfryzacja i zastosowania IIoT
Za pomocą standardu Ethernet-APL już dzisiaj można o wiele łatwiej i pewniej realizować zastosowania IIoT, również w obszarach zagrożonych wybuchem, gdyż dzięki Ethernet-APL po raz pierwszy technologia Ethernet wkracza na poziom obiektowy, co oznacza że "Przeszkody dla danych" takie jak bramki lub konwertery o bardzo ograniczonej szerokości pasma należą do przeszłości.
Poprzez bezpośrednie połączenie Ethernetu z poziomem obiektowym można zrealizować zastosowania IIoT na przykład na zasadzie NOA lub jako bezpośrednie integracje z systemami Cloud i Asset-Management.
Co się za tym kryje: APL obsługuje kilka kanałów komunikacyjnych jednocześnie, dzięki czemu klasyczne zadania związane ze sterowaniem oraz analizą danych/optymalizacją w IIoT mogą przebiegać niezależnie od siebie.
Przykład: Przetwornik ciśnienia może przesyłać wartości pomiarowe do PLC odpowiedzialnego za zadania związane ze sterowaniem i jednocześnie do platformy w chmurze odpowiedzialnej za analizę i optymalizację, bez ryzyka wzajemnego zakłócania się tych procesów.
Zamknij