L'automazione dei processi del futuro con Ethernet-APL
Il nuovo metro di misura per la digitalizzazione nell'industria di processo
La digitalizzazione è la parola chiave per il progresso nell'industria di processo. L'obiettivo primario è il collegamento intelligente tra uomo-macchina e macchina-macchina per un'efficiente automazione dei processi.Il monitoraggio dei processi e l'analisi dei dati anche di diagnosi fino al campo giocano un ruolo fondamentale. Quanto affermato vale ancor di più per le aree a rischio di esplosione.
I nuovi concetti, quali la NAMUR Open Architecture (NOA) o l'Open Process Automation Standard (O-PAS™), richiedono un'infrastruttura performante e flessibile. È necessario uno standard di rete che offra elevate larghezze di banda e alte velocità di trasferimento dati fino al campo, il tutto combinabile con un'installazione semplice.
La soluzione è l'Ethernet Advanced Physical Layer (abbreviato Ethernet-APL), lo standard internazionale per l'Ethernet fino sul campo.
Ethernet-APL: la tecnologia di trasmissione dati senza limiti
La tecnologia di trasmissione dati Ethernet Advanced Physical Layer è il nuovo standard per l'Ethernet a 2 fili. Ethernet-APL è ottimizzato in modo specifico per l'impiego negli impianti dell'industria di processo e permette la realizzazione di moderne strutture digitali. Rende possibile la normale comunicazione IP dal livello di campo fino al sistema di controllo, nonché il collegamento in rete orizzontale e verticale di interi impianti.
Ethernet-APL si basa sulla specifica 10BASE-T1L dello standard IEEE 802.3, ma ne amplia la portata, in particolare, per l'impiego nell'industria di processo. Non solo: questa tecnica avanzata di trasmissione dei dati supporta il modo di protezione a sicurezza intrinseca "i" nelle aree a rischio di esplosione delle zone 0, 1 e 2 (ai sensi delle norme IEC 60079-11 e IEC 60079-25) così come della Classe I Div. 1 e Div. 2 (NEC500). Diversamente da Power over Data Lines (PoDL) della specifica Single Pair Ethernet (SPE), con Ethernet-APL viene implementato un concetto di alimentazione autonoma (ai sensi di IEC TS 60079-47). Il collegamento avviene mediante i comuni morsetti dell'industria di processo e non con il connettore a innesto di tipo industriale.
Come funzione l'Ethernet-APL nell'automazione dei processi
L'Ethernet-APL supporta vari concetti di installazione, tra cui la tecnologia a stella, di provata efficacia per le reti Ethernet. Questa modalità è semplice da progettare e alimenta reti ridondanti (anelli) con tipicamente fino a 250 dispositivi di campo. A tale scopo vengono utilizzati Field Switches Ethernet-APL ad alimentazione esterna direttamente nelle zone 1 e 2 su rete Ethernet 100BASE-TX o 100BASE-FX a 4 fili che alimentano i dispositivi di campo Ethernet-APL collegati con energia a sicurezza intrinseca.
In alternativa è possibile utilizzare l'architettura trunk-spur. In questo caso un power switch alimenta la rete con energia elettrica e consente il passaggio da Ethernet a 4 fili a Ethernet a 2 fili. Su questa dorsale lunga fino a 1000 m possono essere collegati i field switch alimentati tramite derivazioni con i dispositivi di campo Ethernet-APL a sicurezza intrinseca ad essi connessi.
La caratteristica che accomuna le due opzioni è il nuovo concetto a sicurezza intrinseca per i dispositivi di campo Ethernet-APL, denominato "2-Wire Intrinsically Safe Ethernet" (2-WISE) basato sul comprovato Fieldbus Intrinsically Safe Concept (FISCO). Esso consente di continuare a utilizzare persino i cavi di tipo A impiegati nel bus di campo. R. STAHL ha contribuito alla definizione e stesura di questa nuova specifica tecnica IEC TS 60079-47 in ambito IEC.
Le verifiche e le certificazioni garantiscono l'interoperabilità dei dispositivi di diversi produttori all'interno di una rete.
Ethernet-APL: il futuro dell'automazione dei processi
Lo sviluppo e la commercializzazione di Ethernet-APL sono frutto di una cooperazione tra dodici importanti produttori e le principali associazioni tecnologiche FieldComm Group (FCG), ODVA, OPC Foundation e PROFIBUS PROFINET International (PI). La collaborazione di questo gruppo di lavoro APL è iniziata nel 2018 e si è conclusa con successo ad agosto 2022 – L'Ethernet-APL è pronta per la pratica.
Attualmente le associazioni tecnologiche continuano a lavorare insieme ai produttori su misure di certificazione che garantiscano l'interoperabilità dei prodotti. Alcuni utilizzatori finali stanno già testando l'idoneità alla pratica della nuova tecnologia nei rispettivi laboratori di prova – I risultati forniti dall'Ethernet-APL sono sorprendentemente positivi.
I primi dispositivi di campo Ethernet-APL e i prodotti per l'infrastruttura sono stati introdotti nel mercato già prima della fine del 2023 e per il 2024 è previsto il lancio di molti altri componenti dedicati. Sul fronte NAMUR una APL Task Force collabora attivamente con l'Associazione degli industriali del settore digitale ed elettrico (ZVEI) e le aziende associate per la diffusione e l'utilizzo di questa tecnologia – Quando salirete anche voi sul treno ad alta velocità dell'Ethernet-APL?
