Ethernet-APL: Bereit für den Praxiseinsatz

Ethernet-APL hat den Punkt erreicht, an dem die Spezifikationen abgeschlossen und Geräte verfügbar sind sowie die Technologie ihre Zuverlässigkeit im realen Einsatz bewiesen hat. Ethernet-APL ermöglicht durchgängigen Ethernet-Zugriff bis hin zu den Feldgeräten in explosionsgefährdeten Bereichen – sogar bis in die Zone 0. Basierend auf dem standardisierten 2-Draht-10-Mbit/s-Ethernet (IEEE 10BASE-T1L) mit Erweiterungen für die Prozessautomatisierung, einschließlich Eigensicherheit, vereinfacht Ethernet-APL die Planung, Inbetriebnahme und Fehlersuche erheblich. Eine einheitliche Ethernet-Infrastruktur ermöglicht außerdem eine schnellere und flexiblere Umsetzung von Konzepten wie der NAMUR Open Architecture (NOA).

Nach intensiver Zusammenarbeit von 12 Herstellern wird die Technologie nun von der FieldComm Group, ODVA, OPC Foundation sowie PROFIBUS + PROFINET International gepflegt und weiterentwickelt. Um die Einführung in der Prozessindustrie zu beschleunigen, fördert eine NAMUR-Arbeitsgruppe – unterstützt von ZVEI-Mitgliedsunternehmen – die Integration von Ethernet-APL in neue und bestehende Anlagenkonzepte. Jeder Endanwender ist eingeladen, sich an diesen Aktivitäten zu beteiligen.

Ethernet-APL-Netzwerke benötigen Field Switches, um Geräte anzuschließen sowie Daten und Energie zu verteilen. Diese Switches arbeiten wie herkömmliche Ethernet-Switches, stellen aber zusätzlich eigensichere Hilfsenergie über 10-Mbit/s-Abzweige (Spurs) bereit, die jeweils auf 200 Meter begrenzt sind – diese sind für die Installation in Zone 1 und 2 zertifiziert. Die Installation ist sogar weniger komplex als bei klassischen Feldbussystemen.

Die Ports sind zur Vereinfachung von Auswahl und Eigensicherheitsnachweis klassifiziert (IEC TS 63444):

• Typ A (0,54 W, „ia“) für Zone-0/1-Geräte
• Typ B (1,17 W, „ia“) für Zone-0/1-Geräte (Entwurf)
• Typ C (1,11 W, „ic“) für Zone-2-Geräte

Da Ethernet-APL auf Punkt-zu-Punkt-Verbindungen basiert, ist die Überprüfung eigensicherer Verbindungen wesentlich einfacher als in herkömmlichen Installationen. Auf Basis von IEC 60079-11, -25 und dem neuen „2-WISE“-Konzept (IEC TS 60079-47 „2-Wire Intrinsically Safe Ethernet“) können Hersteller ATEX- und IECEx-Zertifizierungen für ihre Produkte erhalten.

Für Anwender bedeutet das: Durch die Kombination von ausschließlich 2-WISE-zertifizierten Geräten mit passenden Port-Zündschutzarten (ia, ib, ic) entsteht „automatisch“ ein überprüftes eigensicheres System – ohne aufwendige Berechnungen oder Kabeldimensionierung. Eine einfache Übersichtstabelle in der Explosionsschutzdokumentation genügt für den Nachweis.

Ethernet-APL unterstützt zwei Topologien:

1. Stern-Topologie – Field Switches sind direkt mit 4-Draht-Ethernet (100BASE-TX) verbunden. Lineare oder Ring-Strukturen sind möglich, und typischerweise lassen sich bis zu 250 Feldgeräte integrieren. Glasfaserverbindungen ermöglichen größere Entfernungen, und Switches in Zone 1 werden über „eb“-zertifizierte Klemmen angeschlossen. Field Switches werden separat gespeist, was das Netzwerkdesign vereinfacht und unabhängig von der Geräteanzahl macht.
2. Trunk-and-Spur – Ein aus der Feldbustechnik bekanntes Konzept. Ein Power-Switch speist einen 2-Draht-Trunk, der sowohl Field Switches als auch Geräte versorgt. Jedes Trunksegment kann bis zu 1.000 Meter erreichen, allerdings begrenzen Spannungsabfälle die Zahl der versorgbaren Geräte auf ca. 50-60. Dieses Design ist ein Kompromiss zwischen Reichweite und Gerätemenge und erfordert sorgfältige Netzwerkauslegung in weit verteilten Anlagen.

Ein zusätzlicher Vorteil: Vorhandene Feldbuskabel Typ A (IEC 61158-2) können oft weiterverwendet werden. Sie erfüllen bereits die Anforderungen von Ethernet-APL an Schirmung, Querschnitt und 2-WISE-Eigensicherheit – lediglich die 10-Mbit/s-Tauglichkeit muss überprüft werden. Günstigere Alternativen sind möglich, wenn sie durch den Engineering Guide validiert werden.

Ethernet-APL vereinfacht Planung, Installation und die Überprüfung der Eigensicherheit und eröffnet zugleich neue Möglichkeiten für die Digitalisierung von Prozessanlagen. Field Switches mit integrierter Diagnose ermöglichen eine kontinuierliche Netzwerküberwachung und unterstützen flexible, zukunftssichere Architekturen. Trotz der technischen Komplexität moderner Prozessnetze stellt Ethernet-APL sicher, dass die Umsetzung einfacher, schneller und effizienter ist als je zuvor.