Ethernet-APL
Entwicklung von Feldgeräten mit Ethernet-APL & 10BASE-T1L
Wer Ethernet bis auf die Feldebene bringt, greift gleichzeitig in beide Seiten eines Geräts ein: Schnittstellenelektronik und Leistungsbudget auf der einen Seite, Protokoll-Stacks und Diagnose auf der anderen. In den meisten Produktteams sind für diese Bereiche unterschiedliche Spezialisten zuständig – und gerade die Übergabe zwischen ihnen birgt den Großteil des Terminrisikos.
Promwad entwickelt und modernisiert industrielle Feldgeräte mit 10BASE-T1L- und Ethernet-APL-Anbindung. Ein einziges funktionsübergreifendes Team deckt die Auswahl von MCU und MAC-PHY, Schaltplan- und PCB-Design, Board-Inbetriebnahme, Firmware, die Integration von PROFINET und OPC UA sowie die Gerätediagnose ab.
Eine physikalische Schicht, zwei Anforderungsebenen
10BASE-T1L
10BASE-T1L ist die physikalische Schicht. Definiert in IEEE 802.3cg: 10-Mbit/s-Ethernet über ein einzelnes verdrilltes Adernpaar mit einer Reichweite von bis zu 1.000 m.
Ethernet-APL
Ethernet-APL baut auf dieser physikalischen Schicht auf und ergänzt, was die Prozessautomatisierung erfordert: das APL-Portprofil, die Energieversorgung über dasselbe Adernpaar und Eigensicherheit für explosionsgefährdete Bereiche gemäß IEC TS 60079-47 (2-WISE).
Ein Gerät kann 10BASE-T1L nutzen, ohne in den Anwendungsbereich von Ethernet-APL zu fallen. Welche der beiden Varianten Ihr Produkt benötigt, hängt davon ab, wo es installiert und wie es mit Energie versorgt wird.
Klären wir das, bevor die Architektur festgelegt wird. Meist ist es das Erste, was wir besprechen.
Warum Promwad
Ein Entwicklungspartner für den gesamten Hardware-, Firmware- und Embedded-Software-Stack eines Feldgeräts – von der PHY-Auswahl bis zum zertifizierungsreifen Produkt.
Mit wem wir arbeiten
Wir arbeiten mit Unternehmen, die Feldgeräte auf den Markt bringen:
Wenn Sie eine Anlage betreiben und eine netzwerkweite Einführung planen, ist der Anbieter Ihres Prozessleitsystems (DCS) oder Ihr Systemintegrator der bessere erste Ansprechpartner. Unsere Arbeit beginnt eine Ebene tiefer – im Inneren des Geräts.
Was wir entwickeln
Feldgeräte mit Ethernet-APL / 10BASE-T1L
Sensoren. Messumformer. Geräte zur Zustandsüberwachung. Messtechnik. Industrielle Schnittstellenplatinen. Gateways, bei denen Single-Pair-Ethernet Teil der Konnektivität auf Geräteebene ist und nicht des Anlagen-Backbones.
Modernisierung von Geräten
Ethernet-basierte Konnektivität für ein Industrieprodukt, das bereits einen Kundenstamm hat. Neue Schnittstellenelektronik, neue Firmware – bei gleichem Messkern und dem gewohnten Verhalten im Feld, das Ihre Nutzer erwarten. Ziel ist eine neue Konnektivitätsoption innerhalb einer bestehenden Produktarchitektur, wobei die Identität des Produkts erhalten bleibt.
Kundenspezifische Industrieelektronik
MCU-basierte Designs, Schaltplan und PCB-Layout, Schnittstellen- und Leistungselektronik, Embedded-Firmware, Diagnose im Gerät und Sensorintegration. Dies ist die Basis für alles Weitere auf dieser Seite.
Hardware- & Konnektivitätsentwicklung
Was wir auf Platinenebene entwickeln:
- Integration von 10BASE-T1L und Auswahl des MAC-PHY
- MCU-Auswahl, Integration und Board-Architektur
- Schaltplandesign und mehrlagiges PCB-Layout
- Sensor-Frontends und Schnittstellenelektronik
- Industrielle Stromversorgung und Schnittstellendesign
- Board-Inbetriebnahme und Integration von Hardware und Firmware
- Signalintegrität und EMV-gerechtes Layout für den Feldeinsatz
Fallstudie: Wir haben den 10BASE-T1L-MAC-PHY ADIN1110 von Analog Devices in einen industriellen Sensor für vorausschauende Wartung integriert – vom Schaltplan über die Inbetriebnahme bis zum funktionierenden Protokoll-Stack.
Embedded-Software & Protokollintegration
An dieser Stelle wird aus einer Platine ein Feldgerät als fertiges Produkt:
- Embedded-Firmware auf FreeRTOS
- HAL- und BSP-Entwicklung, Gerätetreiber
- PROFINET-Integration
- OPC UA, einschließlich Implementierungen auf Basis von open62541
- Gerätediagnose und Statusmeldungen
- Bootloader und Firmware-Updates, einschließlich MCUboot
- Erfassung von Sensordaten und Verarbeitung im Gerät
- Kommunikationslogik und Zustandsverwaltung des Geräts
Unsere Senior-Ingenieure verantworten beide Seiten der Schnittstelle. Wenn der PHY-Link steht, der Protokoll-Stack aber nicht, sucht ein einziges Team den Fehler – statt dass zwei Teams erst einen Termin abstimmen.
Die meisten unserer Projekte unterliegen einer Geheimhaltungsvereinbarung (NDA), doch Architekturentscheidungen und Design-Abwägungen können wir gerne in einem Gespräch erörtern.
Modernisierung bestehender Feldgeräte
Klassische industrielle Schnittstellen
4–20 mA, HART, Modbus RTU
Moderne Feldkonnektivität
PROFINET, OPC UA, 10BASE-T1L / Ethernet-APL
Fallstudie: In einem Durchflussmesser-Projekt wurden PROFINET, HART und Modbus RTU in einem einzigen Gerät kombiniert. Andere Projekte basierten auf 4–20 mA. Der unten vorgestellte Sensor für vorausschauende Wartung arbeitet mit 10BASE-T1L, PROFINET und OPC UA.
Warum Ethernet-APL gerade jetzt
Ethernet-APL hat die Phase der Spezifikationsarbeit und der Pilotaufbauten hinter sich gelassen. Einige Signale, die Sie kennen sollten, wenn Sie Ihre Produkt-Roadmap für 2027–2028 festlegen:
Die Normungsorganisationen (SDOs) haben die Spezifikationen für SPE und Ethernet-APL im November 2025 finalisiert. Klassen und Steckverbinder für Power over Data Line sind nun für SPE definiert, die Ethernet-APL Power Class B erlaubt in der 2. Ausgabe der IEC TS 63444 Geräte mit bis zu 1,16 W, und ein Konformitätstestsystem steht bereit.
Dieselben Arbeiten erweitern Single-Pair-Ethernet über die Ursprünge von Ethernet-APL in der Prozessindustrie hinaus auf diskrete, nicht explosionsgefährdete Umgebungen wie die Automobilindustrie und die Verpackungstechnik.
NAMUR hat das Arbeitsblatt NA 195 veröffentlicht, das Best Practices für Auswahl, Planung, Installation, Inbetriebnahme und Betrieb von PROFINET über Ethernet-APL beschreibt.
Endress+Hauser hat gemeinsam mit Covestro, BASF und Yokogawa einen groß angelegten Skalierbarkeitstest für Ethernet-APL durchgeführt, der die Validierung auf heterogene Multi-Vendor-Umgebungen in der Prozessautomatisierung ausweitet.
Kommerzielle APL-Feldswitches werden bereits von R. Stahl, Phoenix Contact, Pepperl+Fuchs und Softing ausgeliefert, darunter auch Hardware für Zone 1.
Für Gerätehersteller ist der Zeitpunkt entscheidend: APL-Unterstützung taucht zunehmend in Ausschreibungsfragebögen auf, während die Entwicklungszeit für ein Feldgerät 12 bis 18 Monate beträgt.
Technische Aspekte bei Brownfield-Projekten
Der Großteil der eigentlichen Arbeit besteht darin, ein Ethernet-fähiges Gerät in eine bereits laufende Architektur einzufügen. Daher steht und fällt ein Modernisierungsprogramm mit diesen Fragen:
Die Hälfte dieser Arbeit besteht darin, zu entscheiden, was nicht verändert wird.
Neben der technischen Machbarkeit hängt die Entscheidung auch davon ab, wann sich Ethernet-APL in einer Brownfield-Anlage rechnet. Ein Vergleich der Migrationskosten mit der bestehenden 4–20-mA-/HART-Infrastruktur hilft einzuschätzen, ob die Modernisierung genügend Nutzen bringt, um die Investition zu rechtfertigen.
Fallstudien
Wo wir in Ihr Projekt einsteigen können
Von dort aus erweitern wir unsere Arbeit auf angrenzende Hardware- und Softwareebenen, wenn es sinnvoll ist – und halten uns heraus, wenn nicht.
Sie planen ein Gerät mit Ethernet-APL oder 10BASE-T1L?
Bringen Sie Ihre Fragen zur Architektur, zur PHY-Auswahl, zu Lücken in der Firmware oder zur Modernisierungs-Roadmap mit. Sie sprechen mit Ingenieuren, die genau diesen Stack bereits entwickelt haben, und erhalten eine klare Antwort zu Umfang und Risiken – und dazu, an welcher Stelle der Zertifizierungsweg teuer wird.