Wir implementieren Ethernet-APL in Client-Geräte für den industriellen Automatisierungsmarkt

Promwad folgt den großen globalen Herstellern von Industriellen Automatisierungslösungen und implementiert Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) in neue Produkte, die für Kunden entwickelt werden. Diese fortgeschrittene Technologie hat sich zu einem neuen Standard für den Aufbau skalierbarer industrieller Netzwerke zur Automatisierung von Industriegebäuden, Unternehmen und intelligenten Städten entwickelt. ABB, Siemens, Yokogawa und andere Marktriesen setzen diese Technologie zunehmend in ihren Produkten ein. Jetzt können Gerätehersteller diesem Trend mit der technischen Unterstützung von Promwad folgen.

Der Einsatz von Ethernet-Netzwerklösungen in industriellen Umgebungen bringt einige Herausforderungen mit sich: unzureichende Datenübertragungsraten, Entfernungsbeschränkungen und eingeschränkter Einsatz in Gefahrenbereichen. Wir unterstützen unsere Kunden bei der Bewältigung dieser Herausforderungen mit Ethernet-APL-Lösungen, die über Entfernungen von bis zu einem Kilometer und in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden können.

In diesem Artikel beschreiben wir die Merkmale und Vorteile von Ethernet-APL für industrielle Netzwerke, die unsere Ingenieure auf Evaluierungsboards wie EVAL-ADIN1110 und EVAL-ADIN1100 von Analog Device und DP83TD510E-EVM von Texas Instruments implementieren.

Wirtschaftliche Vorteile von Ethernet-APL

Alle großen Hersteller betrachten Ethernet-APL als einen neuen und wichtigen Schritt in der Prozessautomatisierung. Endress+Hauser, Krohne, Phoenix Contact, Rockwell Automation, SAMSON, Stahl und Vega setzen diese Technologie bereits in ihren Lösungen ein.

Ethernet-APL erlaubt einheitliche und skalierbare Automatisierungslösungen für Gebäude, Produktionsstätten sowie Smart Cities und bringt den Unternehmen folgende Vorteile:

• bestehende Feldbus-Installationen können für den Einsatz wiederverwendet werden
• durch die Integration mit Ethernet-APL entfallen aufwendige und energieintensive Gateways
• Ethernet-APL kann für große Anlagen in funkengefährdeten Bereichen und auf engem Raum eingesetzt werden
• die Automatisierung von Prozessen in Verbindung mit einem Cloud-Speicher ist möglich
• es ist möglich, mit einem großen Datenbestand und dessen Analyse zu arbeiten

Was ist Ethernet-APL?

Ethernet-APL ist eine physikalische Schicht der Ethernet-Technologie, die für die Feldebene entwickelt wurde: für industrielle Systeme der Prozessautomatisierung und den direkten Anschluss von Geräten und Sensoren in gefährlichen Bereichen. Das 2-Draht-Ethernet ist vor allem für Industrielle Netzwerke wie EtherNet/IP, HART-IP, OPC UA und PROFINET geeignet, die verwendet werden, um den Betrieb von Durchflussmessern, Stellantrieben, Druck- und Temperaturmessumformern zu organisieren.

Ethernet-APL ist eine Erweiterung der SPE-Spezifikation (Single Pair Ethernet), die auf dem Standard 10BASE-T1L basiert und auch Ethernet-Protokolle mit höheren Datenübertragungsraten unterstützt. Die Vorteile von Ethernet-APL gegenüber SPE sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:

^{Quelle: controlglobal.com}

Die Ethernet-APL-Technologie besitzt folgende Merkmale:

• kombinierter Betrieb von Geräten verschiedener Hersteller möglich
• flexible und skalierbare Netzwerktopologie
• Verlegung von Netzen über große Entfernungen: bis zu 1.000 m (Stichleitungen: bis zu 200 m)
• Amplitudenmodi: 2,4 V Peak für Kabel bis zu 1000 m und 1 V Peak für kürzere Strecken
• Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen
• Anschluss von bis zu 50 Feldgeräten - mit jeweils bis zu 500 mW
• hohe Bandbreite: 10 Mbit/sec
• Datenübertragung und Stromversorgung des Geräts über das gleiche Kabel

Wie Promwad Ethernet-APL in Kundenlösungen einsetzt

Wir nutzen Ethernet-APL mit Single-Port-Evaluierungsboards und Modulen unserer Partner Analog Devices und Texas Instruments.

Das Evaluierungsboard EVAL-ADIN1110 von AD

^{Funktionelles Blockdiagramm ADIN1110. Quelle: analog.com}

Das EVAL-ADIN1110 ist ein von Analog Devices entwickeltes 10BASE-T1L-basiertes Single-Port-Evaluierungsboard mit niedrigem Stromverbrauch und Unterstützung für IEEE 1588. Es wird für industrielle Ethernet-Anwendungen verwendet und entspricht dem Standard 802.3cg-2019. Das Board wird als LFCSP-Chip hergestellt und hat Abmessungen von 6x6 mm.

^{Der ADIN1110-Chip. Quelle: analog.com}
 

Das ADIN1110 verfügt über eine integrierte MAC-Schnittstelle (Media Access Control), die den Anschluss an Host-Controller über SPI (Serial Peripheral Interface) und die Verwendung von Prozessoren mit geringerem Stromverbrauch ermöglicht.

Das Board ist für eigensichere Umgebungen geeignet, verfügt über eine Überwachung der Versorgungsspannung und ein Reset-System. Es wird über einen einzigen Stromversorgungsbus mit 1,8 V oder 3,3 V betrieben.

Das Evaluierungsboard EVAL-ADIN1100 von AD

^{Funktionelles Blockdiagramm ADIN1100. Quelle: analog.com}
 

Das EVAL-ADIN1100 ist ein von Analog Devices entwickeltes Single-Port-Evaluierungsboard mit geringem Stromverbrauch (39 mW), das auf dem 10BASE-T1L-Standard basiert. Es wird für industrielle Ethernet-Anwendungen verwendet, entspricht dem Standard 802.3cg-2019 und unterstützt das Protokoll IEEE-1588.

^{Der ADIN1100-Chip. Quelle: analog.com}
 

Der ADIN1100-Chip ist mit einer Zweidraht-MDIO-Schnittstelle ausgestattet, die die Kommunikation zwischen dem Host-Prozessor/MAC und ADIN1100 ermöglicht. Außerdem bietet die MDIO-Schnittstelle den Zugriff auf die folgenden Komponenten und Funktionen des integrierten Ethernet-PHY-Kerns:

• analoge Schaltungen
• Pufferung und Steuerung der Eingangs- und Ausgangstaktimpulse
• Schnittstellen-Kontrollregister, Subsystem-Register
• MAC-Schnittstelle
• Taktsteuerung
• Ausgangskonfiguration

Der Betrieb des Chips kann über einen einzelnen 1,8-V- oder 3,3-V-Strombus erfolgen. Das Board verfügt über eine eingebaute Überwachung der Versorgungsspannung und ein Reset-System für den Einsatz in eigensicheren Umgebungen.

Wo wir ADIN1110 & ADIN1100 verwenden

Wir verwenden die ADIN1110- und ADIN1100-Chips für die Entwicklung von IO-Systemen, Sensoren, Edge-Knoten, SPS, PAC, verteilten IPC, DAQ, Gaszählern und Durchflussmessern für unsere Kunden.

Das Evaluierungsmodul DP83TD510E-EVM von TI

 ^{Evaluierungsmodul DP83TD510E-EVM. Quelle: ti.com}

Das DP83TD510E-EVM ist ein von Texas Instruments entwickeltes Evaluierungsmodul, das mit 10Base-T1L IEEE 802.3cg kompatibel ist. Es hat einen niedrigen Stromverbrauch, eine große Reichweite, unterstützt 10BASE-TX Ethernet und gewährleistet dank des DP83822-Chips eine schnelle Implementierung.

Die integrierten grafischen Tools für die USB-MDIO-Benutzerschnittstelle sind für die Einrichtung der PHY-Register zuständig.

Das DP83TD510E-Board wird für die Entwicklung von Sensoren und Aktoren verwendet, wie z. B. Absperrventile, Membranen, Elektromotoren usw.

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Ethernet-APL ist eine aufstrebende Technologie, die die zukünftige Entwicklung von industriellen Automatisierungslösungen beeinflussen wird. Sie bietet Vorteile wie eine hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit, hohe Eigensicherheit, große Reichweite und einfache Implementierung.

Promwad verfolgt die Innovationen in der Branche und entwickelt für seine Kunden Lösungen, die auf der Ethernet-APL-Technologie basieren: APL-Feldschalter, APL-Leistungsschalter mit ADIN1110 und ADIN1100 von Analog Devices und DP83TD510E von Texas Instruments.

Wenn Sie Hilfe bei der Entwicklung eines Geräts für die industrielle Automatisierung mit Ethernet-APL-Technologie benötigen, zögern Sie nicht, sich mit uns in Verbindung zu setzen: wir übernehmen die schlüsselfertige Entwicklung oder individuelle Engineering-Aufgaben im Bereich Hardware-Design, Softwareentwicklung oder Produktionseinführung!