اترنت APL یا Advanced Physical Layer، یک لایه فیزیکی توسعه یافته برای اترنت تک زوج است که بر پایه استاندارد IEEE 802.3cg 10BASE-T1L توسعه یافته است. این فناوری برای استفاده در اتوماسیون فرایندی، به ویژه در سطح فیلد و محیط های مستعد انفجار، طراحی شده تا محدودیت های اترنت در چنین محیط هایی را برطرف کند. یکی از مهم ترین مزیت های اترنت APL، ساده تر شدن زیرساخت شبکه در سطح فیلد است. در این فناوری، می توان برق و داده را از طریق یک اتصال مشترک منتقل کرد. در نتیجه، به تجهیزات و کابل کشی کمتری نیاز است و راه اندازی و نگهداری شبکه نیز ساده تر و کم هزینه تر انجام می شود. اترنت APL ارتباط اترنت با سرعت 10 مگابیت بر ثانیه را به صورت Full-Duplex و تا فاصله 1000 متر فراهم می کند.
این ویژگی به تجهیزات و ابزار دقیق سطح فیلد اجازه می دهد با فاصله بیشتری از تجهیزات شبکه قرار بگیرند و همچنان ارتباط اترنت پایدار داشته باشند. به زبان ساده اترنت APL، اترنت را تا نزدیکترین نقطه به تجهیزات فرایندی و ابزار دقیق می رساند؛ جایی که پیش از این، استفاده از اترنت به دلیل محدودیت فاصله، نوع کابل کشی یا شرایط محیطی دشوار بود. به این ترتیب، می توان بخش بزرگتری از تجهیزات سطح فیلد را به یک زیرساخت اترنت یکپارچه متصل کرد و ساختار شبکه صنعتی را ساده تر و منسجم تر ساخت.
ویژگی های کلیدی اترنت APL
اترنت دو سیمه
اترنت APL برای انتقال ارتباطات اترنت از یک کابل زوج تابیده استفاده می کند. این ساختار باعث می شود تعداد کابل ها و تجهیزات مورد نیاز در سطح فیلد کاهش پیدا کند و نصب و راه اندازی شبکه نیز ساده تر انجام شود. در نتیجه، هزینه اجرای زیرساخت و زمان مورد نیاز برای نصب تجهیزات کمتر خواهد بود.
انتقال همزمان برق و داده
در اترنت APL برق و داده می توانند از طریق یک کابل زوج تابیده منتقل شوند. بنابراین، در بسیاری از کاربردها نیازی به کابل کشی جداگانه برای تامین برق تجهیزات سطح فیلد وجود ندارد و می توان زیرساختی ساده تر و یکپارچه تر ایجاد کرد.
ارتباطات پرسرعت
اترنت APL از انتقال داده به صورت Full-Duplex با سرعت 10 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می کند. این سرعت، در مقایسه با بسیاری از روش های ارتباطی مورد استفاده در سطح فیلد، ظرفیت بسیار بیشتری برای انتقال داده در اختیار تجهیزات قرار می دهد.
پوشش ارتباط در فواصل طولانی
اترنت APL می تواند ارتباط اترنت را تا فاصله 1000 متر برقرار کند. این قابلیت، اتصال تجهیزات و ابزار دقیق سطح فیلد را در محیط های صنعتی گسترده ساده تر می کند و نیاز به تجهیزات واسط اضافی برای پوشش فاصله های طولانی را کاهش می دهد.
مناسب محیطهای مستعد انفجار
اترنت APL با در نظر گرفتن الزامات مورد نیاز برای استفاده در محیط های خطرناک طراحی شده است و می تواند در بخش هایی از صنایع فرایندی که احتمال وجود گازها یا مواد قابل اشتعال وجود دارد، مورد استفاده قرار گیرد. این ویژگی، امکان استفاده از ارتباطات اترنت را به محیط هایی می رساند که شرایط ایمنی و عملیاتی آنها با شبکه های اترنت معمولی متفاوت است.
تفاوت اترنت APL و اترنت تک زوج چیست؟
اترنت تک زوج (SPE) یک فناوری برای انتقال داده روی یک زوج سیم است که بر پایه استانداردهایی مانند IEEE 802.3cg 10BASE-T1L توسعه یافته است. اترنت APL را می توان نسخه تخصصی شده این فناوری برای اتوماسیون فرایندی دانست؛ یعنی مجموعه ای از مشخصات و الزامات که SPE را برای استفاده در محیط هایی مانند صنایع نفت و گاز، شیمیایی و داروسازی آماده می کند. به بیان ساده، SPE مشخص می کند داده ها چگونه روی یک زوج سیم منتقل شوند، اما Ethernet-APL مشخص می کند این ارتباط در یک شبکه اتوماسیون فرایندی و در سطح فیلد، با چه الزامات و تجهیزاتی اجرا شود. Ethernet-APL با اضافه کردن مشخصات فنی و الزامات مورد نیاز برای محیط های صنعتی، امکان اتصال مستقیم تجهیزات و ابزار دقیق سطح فیلد به شبکه اترنت را فراهم می کند. مهم ترین ویژگی های آن عبارتند از:
- انتقال استاندارد برق و داده: در اترنت APL، برق و داده می توانند به صورت همزمان روی یک کابل زوج تابیده منتقل شوند. تامین توان نیز بر اساس کلاس های توان مشخص انجام می شود تا تجهیزات و زیرساخت شبکه از یک چارچوب استاندارد پیروی کنند.
- آمادگی برای محیط های پرخطر: اترنت APL با در نظر گرفتن الزامات ایمنی مورد نیاز برای محیط های مستعد انفجار طراحی شده و از کاربردهای دارای ایمنی ذاتی (CID2 Zone 0/1) و کاربردهای بدون ایمنی ذاتی (CID2 Zone 2) پشتیبانی می کند.
- استانداردسازی اتصال تجهیزات سطح فیلد: این فناوری پارامترهای الکتریکی، ساختار توپولوژی، نوع و نقش پورت ها و نحوه اتصال تجهیزات را مشخص می کند. این استانداردسازی باعث می شود تجهیزات سطح فیلد با ساختاری مشخص و قابل پیش بینی به شبکه متصل شوند.
در نتیجه، SPE را می توان بستر انتقال اترنت روی یک زوج سیم در نظر گرفت و اترنت APL را چارچوب تخصصی استفاده از این بستر در اتوماسیون فرایندی. به همین دلیل، Ethernet-APL جایگزین SPE نیست؛ بلکه از قابلیت های SPE استفاده می کند و آن را با الزامات مورد نیاز برای شبکه های فرایندی و محیط های پرخطر تکمیل می کند.
اترنت APL چگونه صنعت را متحول می کند؟
اترنت APL با رساندن ارتباطات اترنت به سطح فیلد، امکان اتصال مستقیم تر تجهیزات و ابزار دقیق به شبکه های صنعتی را فراهم می کند. این فناوری کمک می کند داده های تجهیزات سطح فیلد با سرعت و قابلیت اطمینان بیشتری در اختیار سیستم های کنترل و نظارت قرار بگیرند و ارتباط میان بخش های مختلف شبکه یکپارچه تر شود.
یکی از مهم ترین مزیت های Ethernet-APL، امکان استفاده از ارتباطات اترنت در محیط های پرخطر است. پشتیبانی از الزامات ایمنی و حفاظت در برابر انفجار، این فناوری را برای بسیاری از کاربردهای صنایع فرایندی مناسب می کند؛ به ویژه در بخش هایی که تجهیزات سطح فیلد در معرض شرایط خطرناک قرار دارند.
با استفاده از تجهیزات شبکه و تجهیزات فیلد سازگار با اترنت APL، می توان ابزار دقیق و سایر تجهیزات سطح فیلد را با ساختاری استاندارد به شبکه اترنت صنعتی متصل کرد. این اتصال یکپارچه، دسترسی به داده های فرایندی را ساده تر می کند و امکان مدیریت و نظارت بهتر بر تجهیزات را فراهم می سازد.
در نتیجه، اپراتورها و تیم های فنی می توانند اطلاعات مورد نیاز خود را سریع تر دریافت کنند و با دید بهتری وضعیت فرایند و تجهیزات را مدیریت کنند.
از طرف دیگر، استفاده از یک زیرساخت ارتباطی یکپارچه می تواند تعداد تجهیزات و اتصالات مورد نیاز در شبکه را کاهش دهد و ساختار ارتباطی را ساده تر کند. این موضوع در پروژه های بزرگ فرایندی که تعداد زیادی تجهیز در نقاط مختلف باید به شبکه متصل شوند، اهمیت بیشتری پیدا می کند.
بنابراین، Ethernet-APL را نباید فقط یک پیشرفت در لایه فیزیکی اترنت در نظر گرفت. این فناوری اترنت را به تجهیزات سطح فیلد نزدیک تر می کند و زمینه را برای ایجاد شبکه ای یکپارچه فراهم می سازد؛ شبکه ای که در آن تجهیزات فرایندی، ابزار دقیق و سیستم های کنترلی می توانند در یک زیرساخت ارتباطی مشترک با یکدیگر در ارتباط باشند.
کاربردهای اترنت APL در صنعت
اتوماسیون فرایندی در صنایعی مانند نفت و گاز، صنایع شیمیایی، داروسازی و معدن به ارتباطات مطمئن میان تجهیزات، ابزار دقیق و سیستم های کنترلی وابسته است. گستردگی تجهیزات، فاصله زیاد میان نقاط مختلف و شرایط سخت محیطی باعث می شود انتخاب زیرساخت ارتباطی مناسب در این صنایع اهمیت زیادی داشته باشد. اترنت APL با هدف رساندن ارتباطات اترنت به سطح فیلد، امکان اتصال تجهیزات و ابزار دقیق را در محیط های صنعتی گسترده فراهم می کند. این فناوری می تواند برای ارتباط میان تجهیزات سطح فیلد، انتقال داده های فرایندی، اتصال ابزار دقیق به شبکه صنعتی و ایجاد ارتباط در محیط های مستعد انفجار مورد استفاده قرار گیرد. در ادامه، برخی از مهم ترین نیازمندی ها و مزایای استفاده از Ethernet-APL در اتوماسیون فرایندی را بررسی می کنیم.
نیازمندی ها:
- قابلیت اطمینان بالا برای حفظ ارتباط تجهیزات و انتقال داده در کارکردهای 24 ساعته و شرایط سخت محیطی
- پوشش فواصل طولانی برای اتصال تجهیزاتی که در نقاط مختلف و گاهی دور از یکدیگر قرار دارند
- دسترسی سریع به داده های فرایندی برای نظارت و کنترل موثرتر تجهیزات و فرایندها
مزایای اترنت APL:
- قابلیت استفاده در محیط های مستعد انفجار: اترنت APL با در نظر گرفتن الزامات مربوط به محیط های خطرناک، امکان استفاده از ارتباطات اترنت را در بخش هایی از صنایع فرایندی فراهم می کند که تجهیزات در معرض خطر انفجار قرار دارند.
- ارتباط در فواصل طولانی: اترنت APL امکان انتقال داده در مسافت های تا 1000 متر را فراهم می کند. این ویژگی برای اتصال تجهیزات و ابزار دقیق پراکنده در نقاط مختلف یک واحد صنعتی اهمیت زیادی دارد و می تواند نیاز به ایجاد مسیرهای ارتباطی متعدد را کاهش دهد.
- انتقال سریع داده های فرایندی: اترنت APL از ارتباط Full-Duplex با سرعت 10 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می کند. این ظرفیت ارتباطی، انتقال سریع داده های تجهیزات سطح فیلد را امکان پذیر می کند و در کنار سیستم های کنترل و نظارت، دسترسی به اطلاعات فرایندی را بهبود می دهد.
- زیرساخت ارتباطی یکپارچه تر: با اتصال تجهیزات سطح فیلد به شبکه اترنت، داده های تجهیزات و ابزار دقیق می توانند در بستر یک شبکه صنعتی یکپارچه منتقل شوند. این ساختار، مدیریت ارتباطات و توسعه شبکه را در پروژه های بزرگ ساده تر می کند.
- کاهش پیچیدگی کابل کشی: امکان انتقال برق و داده روی یک کابل، در کاربردهای سازگار با این معماری، تعداد کابل ها و اتصالات مورد نیاز را کاهش می دهد و می تواند فرایند نصب و راه اندازی زیرساخت را ساده تر کند.
سوالات متداول
اترنت APL امکان انتقال داده های اترنت را در فواصل طولانی و محیط های صنعتی سخت فراهم می کند و به اتصال تجهیزات سطح فیلد به شبکه های صنعتی کمک می کند. در این بخش، به برخی از سوالات متداول درباره Ethernet-APL و نحوه استفاده از آن در شبکه های صنعتی پاسخ می دهیم.
بله. برای استفاده از Ethernet-APL باید از تجهیزات و زیرساخت سازگار با این فناوری استفاده شود. این تجهیزات می توانند شامل تجهیزات سطح فیلد، مانند سنسورها و عملگرها، و همچنین سوئیچ ها و سایر تجهیزات شبکه سازگار با APL باشند. مزیت اصلی این معماری این است که تجهیزات سطح فیلد می توانند به شکل مستقیم تر و با استفاده از یک بستر اترنت استاندارد به شبکه متصل شوند. در نتیجه، در معماری های مناسب می توان تعداد تجهیزات واسط مورد نیاز را کاهش داد و ساختار شبکه را ساده تر کرد. این موضوع به ویژه در پروژه هایی اهمیت دارد که تعداد زیادی تجهیز در نقاط مختلف واحد صنعتی نصب شده است. استفاده از تجهیزات سازگار با APL می تواند طراحی، نصب و توسعه زیرساخت ارتباطی را ساده تر کند و مسیر انتقال داده از سطح فیلد تا شبکه صنعتی را کوتاه تر و یکپارچه تر سازد.
فناوری 4-20mA یکی از روش های رایج و قدیمی انتقال سیگنال در اتوماسیون فرایندی است که معمولا برای انتقال مقدار یک متغیر فرایندی از تجهیز فیلد به سیستم کنترل استفاده می شود. این روش ساده و قابل اعتماد است، اما از نظر حجم و نوع اطلاعاتی که می تواند منتقل کند، با قابلیت های یک شبکه اترنت قابل مقایسه نیست. در مقابل، Ethernet-APL ارتباط اترنت را تا سطح فیلد می رساند و امکان انتقال داده های بیشتر را فراهم می کند. به این ترتیب، ارتباط میان تجهیزات سطح فیلد و سیستم های بالاتر فقط به ارسال یک سیگنال اندازه گیری محدود نمی شود و می توان اطلاعات و داده های بیشتری را از تجهیزات دریافت کرد. تفاوت دیگر در ساختار شبکه است. در معماری 4-20mA، ارتباط تجهیزات معمولا به صورت نقطه به نقطه و از طریق مسیرهای جداگانه انجام می شود. Ethernet-APL این امکان را فراهم می کند که تجهیزات سطح فیلد در یک زیرساخت شبکه اترنت به یکدیگر و به سیستم های بالاتر متصل شوند. این ساختار، توسعه شبکه و دسترسی به داده های تجهیزات را ساده تر می کند. البته این به معنی منسوخ شدن 4-20mA نیست. این فناوری همچنان در بسیاری از واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد و Ethernet-APL در بسیاری از پروژه ها می تواند در کنار زیرساخت های موجود، به تدریج برای توسعه ارتباطات دیجیتال در سطح فیلد به کار گرفته شود.
فیلدباس های رایج سال هاست برای ارتباط دیجیتال میان تجهیزات سطح فیلد و سیستم های کنترلی مورد استفاده قرار می گیرند و همچنان در بسیاری از واحدهای صنعتی نقش مهمی دارند. با این حال، هر فیلدباس معماری، پروتکل و الزامات ارتباطی خاص خود را دارد و اتصال مستقیم آن به زیرساخت های اترنت صنعتی معمولا به تجهیزات و لایه های واسط نیاز دارد. اترنت APL رویکرد متفاوتی دارد. این فناوری ارتباط اترنت را تا سطح فیلد توسعه می دهد و امکان استفاده از پروتکل های اترنت را برای اتصال تجهیزات و ابزار دقیق فراهم می کند. در نتیجه، تجهیزات سطح فیلد می توانند در همان چارچوب شبکه ای که در بخش های بالاتر سیستم صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد، به شبکه متصل شوند. یکی از مزیت های مهم این رویکرد، ساده تر شدن مسیر انتقال داده از سطح فیلد تا سیستم های بالاتر است. به جای اینکه داده ها ابتدا از یک پروتکل فیلدباس عبور کنند و سپس از طریق تجهیزات واسط به شبکه اترنت منتقل شوند، Ethernet-APL می تواند ارتباط اترنت را از همان سطح فیلد در اختیار تجهیزات قرار دهد. البته اترنت APL لزوما به معنی کنار گذاشتن فیلدباس های موجود نيست. در بسیاری از پروژه های صنعتی، می توان زیرساخت های فعلی را حفظ کرد و از Ethernet-APL برای توسعه تدریجی ارتباطات اترنت در سطح فیلد استفاده کرد.
اترنت APL در لایه فیزیکی شبکه قرار دارد و به یک پروتکل خاص وابسته نیست. به همین دلیل، می توان از آن به عنوان بستر انتقال برای پروتکل های مختلف اترنت صنعتی مانند PROFINET، EtherNet/IP، HART-IP و OPC UA استفاده کرد. به عبارت دیگر، اترنت APL مشخص می کند ارتباط در سطح فیزیکی چگونه برقرار شود؛ در حالی که پروتکل های اترنت صنعتی در لایه های بالاتر، نحوه تبادل داده میان تجهیزات و سیستم ها را تعیین می کنند. بنابراین، استفاده از APL به معنی جایگزین کردن پروتکل های موجود نیست، بلکه امکان می دهد همین پروتکل ها روی یک بستر فیزیکی مناسب برای سطح فیلد اجرا شوند. البته صرف استفاده از Ethernet-APL به تنهایی به معنی سازگاری کامل با همه پروتکل ها یا تجهیزات نیست. برای برقراری ارتباط واقعی، تجهیزات فیلد و تجهیزات شبکه باید از پروتکل و مشخصات فنی مورد نظر نیز پشتیبانی کنند. استانداردها و مشخصات مربوط به نحوه استفاده از APL در معماری های مختلف نیز به صورت مستمر در حال توسعه و تکمیل هستند. مزیت این رویکرد در انعطاف پذیری آن است. Ethernet-APL شبکه را به یک پروتکل یا تولیدکننده خاص محدود نمی کند و می تواند به عنوان یک بستر فیزیکی مشترک برای اتصال تجهیزات مختلف در شبکه های فرایندی مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب، مسیر حرکت داده از سطح فیلد تا بخش های بالاتر شبکه می تواند یکپارچه تر شود، بدون اینکه لازم باشد برای هر نوع ارتباط، یک زیرساخت فیزیکی کاملا جداگانه ایجاد شود.
اتصال تجهیزات فیلد به شبکه صنعتی با سوئیچ اترنت APL موگزا
سری TWS-3010-APL
سوئیچ اترنت مدیریتی 8 پورتی APL با سرعت 10 مگابیت و 2 پورت 1 گیگابیت، مجهز به PoDL
ویژگی ها و مزایا
- 8 پورت Spur اترنت APL با استاندارد 802.3cg 10BASE-T1L
- پشتیبانی هر پورت Spur از کلاس های توان A و C در اترنت APL
- طراحی فشرده برای نصب آسان در فضاهای محدود
- پشتیبانی از پروتکل های صنعتی EtherNet/IP، PROFINET و Modbus TCP
اترنت APL را به شبکه صنعتی خود اضافه کنید
ایوردآریا با ارائه تجهیزات و راهکارهای Ethernet-APL، به شما کمک می کند ارتباط تجهیزات و ابزار دقیق در سطح فیلد را ساده تر و یکپارچه تر کنید. از انتخاب تجهیزات تا طراحی زیرساخت ارتباطی، تیم فنی ایوردآریا برای انتخاب راهکار متناسب با نیاز پروژه همراه شماست. برای دریافت مشاوره و انتخاب تجهیزات اترنت APL با ما در ارتباط باشید.
محصولات مرتبط
