高度な物理層

Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet-APL) は、プロセス産業の要件に合わせて特別に開発されたEthernet通信テクノロジの物理層を表します。Ethernet-APL の開発は、高速かつ長距離の通信、一般的な単一のツイストペア(2 線) ケーブルを介した電力と通信信号の供給、および爆発危険区域内での安全な使用のための保護対策の必要性によって決定されました。

Ethernet-APL は、要求の厳しい産業用アプリケーション向けに特別に作成されたため、広く採用されている Ethernet 標準のサブセットとして、極めて信頼性の高い動作を実現する高いレベルの堅牢性を提供します。

イーサネットは長い間、情報技術分野の標準通信ソリューションとなっていますが、産業用イーサネットは、製造業やプロセス産業向けのこの標準のバリエーションの一般的な説明です。Ethernet-APL は、統合イーサネット通信をフィールド計測機器にまで拡張し、欠けているリンクを提供します。

Ethernet-APL は物理層であるため、プロトコルや通信スタックから独立しており、プロセス自動化における幅広い採用と応用を目的として設計されています。

^{Ethernet-APLは、IEEE 802.3cg [1]}で定義されている10BASE-T1Lをベースにした特定のシングルペアイーサネットであり、プロセス産業向けの追加規定を備えています。したがって、Ethernet-APL通信はIEEE 802.3 Ethernet仕様の一部であり、完全に互換性があります。

Ethernet-APL 通信は、 1 本のツイストペアケーブルを介して伝送される10 Mbit/s の全二重通信に依存します。プロセス産業で広く使用されているよく知られたトランクとスパーのトポロジーを含むすべての主要なネットワーク トポロジーをサポートします。最大トランク長は、ゾーン 1、ディビジョン 2で 1000 メートルです。最大スパー長は、ゾーン 0、ディビジョン 1 で 200 メートルと指定されています。

Ethernet-APLには、プロセス業界やその他の業界の厳しい要件、例えば本質安全防爆などに合わせて特別に調整された多数の拡張機能^[2]が組み込まれており、オプションの電源供給や危険区域保護用のポートプロファイルが追加されています。

本質安全は、爆発危険区域でフィールド機器を制御および電源供給するための簡単に実装できるソリューションを要求する世界中のプロセス産業にとって特に重要な要件です。このため、オプションの本質安全は、Ethernet-APL 通信規格の定義に完全に統合されています。

技術仕様2-WISE ^[3]では、2線式の本質安全イーサネットが定義されています。

本質安全バリアは、スイッチまたは機器の各出力または入力にある電子回路です。これにより、可燃性の電気エネルギーがコネクタに到達するのを防ぎます。本質安全バリアは、通信回路 (PHY) とは別になっています。この設計原理により、次のことが保証されます。

• チップメーカーは、本質的な安全性を必要としないアプリケーションにも利用可能なPHYを大量に製造できる。
• デバイスベンダーは本質的に安全なデバイスを簡単に構築できる

Ethernet-APL は、危険区域における現場機器の本質安全操作の簡単な計画、検証、設置、文書化、実装をサポートするように設計されています。これには、火気作業許可なしでのケーブルや機器の活線作業などが含まれます。すべての適切な製品は、認定機関による承認を受けています。

^{Ethernet-APL [3]}の標準規格の一部には、さまざまなアプリケーションシナリオでの相互運用性を確保するためのポートプロファイルの定義が含まれています。これには、セグメントタイプ、トランク間ポートとスパー間ポートの区別などの側面が含まれます。その他の仕様では、ソースから負荷へのポートと無電源ポートから無電源ポートの区別など、電力特性について言及しています。もう1つの規定は、電力クラスの定義です。これには、本質的に安全な 電源の最大供給電圧と供給電流の制限が含まれます。

ポート プロファイル仕様で指定されるその他のトピックには、配線ルール、端子とコネクタのピン割り当て、シールドと接地のルールなどがあります。

• Spielmann, Benedikt (2020-03-04). 「プロセスプラント/サイトの現場へのイーサネット」www.odva.org . Endress+Hauser Digital Solutions . 2021-01-27に取得。
• Larson, Keith (2020-06-12). 「フィールドレベルのイーサネットを実現する高度な物理層標準」www.controlglobal.com . Control Global Magazin . 2021-05-03に取得。