A Ethernet-APL: Inteligente, rápida, digital

Situação empresarial

As fábricas de processo procuram eficientes engenharias e conceções de fábrica. É importante garantir um arranque e funcionamento rápidos e que produzam produtos com uma maior eficiência e qualidade. Tendências como a digitalização e a Indústria 4.0 reforçam estes objetivos ao utilizar dados valiosos do nível de campo para a otimização de processos.

A conetividade ao nível do campo e o acesso aos dados são cruciais para apoiar estas tendências. Mesmo que isto já seja possível com tecnologias estabelecidas, existem limitações como a baixa velocidade, a largura de banda limitada e a complexidade pelas necessárias conversões de protocolo.

Uma tecnologia Ethernet que satisfiz os requisitos das instalações de transformação de processo seria benéfica.

Ethernet-APL

As principais associações de normalização trabalharam em conjunto com importantes parceiros da indústria, como a Endress+Hauser, para especificar uma camada física avançada para a Ethernet que satisfizesse os requisitos das indústrias de processo. A Ethernet-APL foi concebida para ser aberta, preparada para o futuro e pronta para ser usada na Internet Industrial das Coisas (IIoT).

As caraterísticas principais são:

• Alimentação e dados através de cabo de 2 cabos,
• Velocidade Ethernet com 10 Mbit/s full-duplex,
• Proteção de áreas perigosas para todas as zonas e divisões, incluindo a segurança intrínseca,
• Grampos terminais incluindo independência de polaridade ou conetores M12,
• Aberto a qualquer tipo de protocolo Ethernet industrial.

Ethernet-APL

• Cabo de 2 cabos com comunicação bidirecional de 10 Mbit/s;
• Fonte de alimentação através de interruptores APL;
• Proteção contra explosão para todas as zonas e divisões.

Aplicações

As Ethernet-APL podem ser utilizadas em qualquer local, onde as tecnologias de 4 a 20 mA e fieldbus são atualmente utilizadas.

Os dispositivos de campo e os produtos de infraestrutura adaptam-se perfeitamente às indústrias pesadas – principalmente para projetos de raiz, mas com algumas modificações também nas áreas industriais.

O Ethernet-APL adapta-se a muitas aplicações em diferentes setores sobretudo nas seguintes utilizações:

• Áreas com risco de explosão;
• Gestão de ativos para muitos pontos de medição;
• Esforços para calibração de redes de comunicação analógica;
• Monitorização e otimização, por exemplo utilizando o segundo canal;
• Fácil acesso ao diagnóstico do dispositivo;
• Informação adicional sobre qualidade do processo.

Quais as principais vantagens da utilização de Ethernet-APL?

Para engenheiros:

• Concebido para indústrias híbridas e de processo,
• Tecnologia de ponta que suporta conceitos de digitalização,
• Conceção de topologia de rede flexível e escalável,
• Não há necessidade de cálculos de áreas perigosas (2-WISE),
• Elevada disponibilidade através de uma variedade de mecanismos de redundância.

Para operadores e profissionais de manutenção:

• Maior desempenho através de valores de processo digital precisos, transferência de dados a alta velocidade e acesso remoto simples ao dispositivo,
• Fiabilidade otimizada através de um diagnóstico contínuo, monitorização e verificação remota,
• Acesso contínuo a dados através de uma rede homogénea para segundo canal e IIoT,
• Registos de arranque para configuração automática na troca de dispositivos.

“A utilização da tecnologia Ethernet-APL acelera os fluxos de trabalho e aumenta a eficiência nas operações e manutenção, e é exatamente isso que pretendemos. As tecnologias Fieldbus como o PROFIBUS ou o FOUNDATION Fieldbus ficarão obsoletas com a introdução generalizada de Ethernet-APL – não precisaremos mais delas.”

Gerd Niedermayer, Gestor Sénior de Engenharia de E&I, BASF SE

Homologação da tecnologia Ethernet-APL

No laboratório Ethernet-APL da BASF, os engenheiros da BASF avaliaram a tecnologia Ethernet-APL durante vários meses. Diferentes topologias e casos de utilização segundo os requisitos das fábricas da BASF estiveram em foco. Os engenheiros identificaram muitas vantagens da nova tecnologia como:

• Instalação simples e flexível,
• Integração simples no DCS,
• Comunicação Ethernet estável e rápida,
• Elevada disponibilidade de processo,
• Troca de dispositivo Plug&Play,
• Exportação de dados no segundo canal,

A BASF está convencida de que a Ethernet-APL é a melhor tecnologia para futuras fábricas.

Projeto de redes e caminhos de migração: conceção de uma rede flexível

Com o Ethernet-APL é possível realizar diferentes topologias – dependendo dos requisitos da instalação de processo. Em geral pode-se distinguir entre topologias em estrela, bem como topologias em circuito e em ramal.

	Topologia em estrela	Topologia de circuito e ramal
Fonte de alimentação APL	Não é obrigatório.	– Traz energia da sala de controlo para o campo através de uma alimentada linha de circuito. – Fornece energia até 50 dispositivos.
Interruptor de campo APL	– Alimentado externamente. – Instalação em Zona 2/Div. 2 ou Zona 1/Div. 2. – Portal de ramal para Ex ic ou Ex ia. – Número diferente de portal de ramal.	– Alimentado pelo circuito. – Instalação em Zona 2/Div. 2 ou Zona 1/Div. 2. – Porta de ramal para Ex ic ou Ex ia. – Número diferente de portal de ramal.
Linha de ramal de cabo	– Cabo fieldbus tipo A (IEC 61158-2).	– Cabo fieldbus tipo A (IEC 61158-2).
Cabo do circuito	– Integração na instalação Ethernet através do standard industrial Ethernet com cobre ou fibra ótica.	– Cabo fieldbus tipo A (IEC 61158-2).

Independentemente da topologia, a integração da camada superior é a mesma – através de mecanismos Ethernet standard.

• Integração no sistema de controlo de processos através das funcionalidades do protocolo Ethernet industrial (por exemplo, via GSD para PROFINET);
• Integração com uma ferramenta de gestão de ativos (por exemplo, FieldCare) através de um controlador de dispositivo (pacote FDI);
• O servidor web dos dispositivos pode ser acedido através do protocolo Ethernet standard http;
• Para a IIoT, os dados podem ser transferidos facilmente através de dispositivos de edge para aplicações de camada superior, onde os serviços digitais podem fornecer um valor acrescentado com base em dados valiosos do nível de campo.

Apoiamos na utilização e migração de Ethernet-APL

As redes Ethernet-APL requerem novos componentes e cabos blindados. Para projetos greenfield isto é fácil de ser realizado, mas os dispositivos que não estão disponíveis com Ethernet-APL podem ainda ser integrados na mesma rede Ethernet? E para projetos brownfield: As extensões e migrações de plantas para Ethernet-APL são viáveis ​​e significativas? A resposta a estas questões é sim!

Campo verde:

• Em projetos greenfield, as topologias APL descritas podem ser facilmente adotadas
• Para tipos de dispositivos que ainda não estão disponíveis com Ethernet-APL, existem possibilidades de os integrar na mesma rede. Alguns exemplos são…
  • Switches de campo APL que suportam a ligação de dispositivos PROFINET-APL e PROFIBUS PA no mesmo switch
  • Os dispositivos HART de 4 a 20 mA podem ser integrados no backbone Ethernet através de IOs remotos habilitados para Ethernet.

Preparado para o futuro utilizando a tecnologia Ethernet-APL em novos projetos?!

• Atualmente existem muitas topologias diferentes com diferentes tecnologias: I/O central com rack de triagem, I/O remotas integradas na Ethernet industrial, PROFIBUS DP/PA, PROFINET para PROFIBUS PA, FOUNDATION Fieldbus, entre outros;
  
• As extensões de instalações ou mesmo migrações para Ethernet-APL são sempre possíveis e, na maioria dos casos, também compensam (por exemplo, como parte de uma modernização de instalações);
  
• Em geral, as seguintes reformas necessitam de ser verificadas…
  • Substituição de IOs remotos, caixas de derivação ou barreiras de campo por switches de campo APL;
  • Troca de cabos nas linhas de derivação (cabo fieldbus blindado tipo A em vez de cabos não blindados);
  • Troca de cabos para switches de campo APL (cabo fieldbus tipo A para topologia de circuito e ramal ou cabo Ethernet/cabo de fibra ótica para topologia estrela);
  • Interface Ethernet Industrial no controlador.

A migração de tecnologias de 4 a 20 mA ou fieldbus para Ethernet-APL é possível.

Suporte para migração:
Há muitas formas de obter apoio de especialistas em tecnologia para fins de migração:
– Engenharia de redes de campo da Endress+Hauser;
– Formação Endress+Hauser;
– Ethernet-APL Engineering Guideline.

Engenharia de redes de campo:
Os projetos com dispositivos inteligentes são mais simples do que imagina – com o parceiro certo!
– A Endress+Hauser oferece suporte especializado para tecnologias de comunicação digital em todas as fases do ciclo de vida da fábrica;
– Apoiar a seleção da tecnologia certa e dos componentes de arquitetura do sistema;
– Integração rápida e sem riscos do dispositivo no sistema DCS ou PLC da sua escolha;
– Pré-configuração, parametrização remota, upload e download de parâmetros para uma configuração e funcionamento mais rápidos.

Protocolos Ethernet industriais sobre Ethernet-APL

Ethernet-APL é uma nova camada física para Ethernet – concebida para os requisitos das indústrias de processo. Segundo o modelo ISO OSI, as camadas superiores são independentes da camada física, ou seja significa que qualquer tipo de protocolo Ethernet industrial e a aplicação Ethernet standard pode ser implementada sobre Ethernet-APL. A Endress+Hauser inicia o PROFINET como o primeiro protocolo Ethernet industrial sobre Ethernet-APL. Mais protocolos (por exemplo, EtherNet/IP, Modbus TCP) serão lançados num futuro próximo.

Endress+Hauser suporta PROFINET com o PA Profile 4

O PROFINET é um protocolo Ethernet industrial com dezenas de milhões de dispositivos instalados em todo o mundo. O protocolo e as normas relacionadas são especificados pela PROFIBUS PROFINET International, uma organização com mais de 1700 empresas associadas. A maioria dos Sistemas de Controlo Distribuído normalmente utilizados já operam com este protocolo. Os conceitos de redundância garantem a elevada disponibilidade das instalações de processo e é suportada a integração de outras tecnologias, como o HART ou o PROFIBUS PA.

Com o PA Profile 4 está disponível uma solução normalizada para a integração e manutenção de dispositivos que pode ser utilizada com o PROFINET.

Casos de utilização como os definidos na Arquitetura Aberta NAMUR ou na substituição automática de dispositivos são suportados por este perfil. Além disso, as mensagens de diagnóstico harmonizadas segundo a NE107 simplificam a resolução de problemas e aumentam a eficiência.

Portefólio abrangente de Ethernet-APL

Fluxo		Promass 300/500	Pressão	Cerabar PMxxxB
		Promag 300/500		Deltabar PMDxxB
		Prowirl 200	Temperatura	iTEMP TMT86
Nível		Micropilot FMR6xB		iTHERM ModuLine

Destaques do produto

• Servidor web incorporado fornece um acesso remoto fácil para a parametrização e resolução de problemas;
• Integração de sistemas de última geração através de pacotes de IDE;
• Diagnóstico, verificação e monitorização contínua pela Heartbeat Technology;
• Interfaces Homem-Máquina de última geração e com ecrã tátil em servidor web e DTM;
• Parametrização guiada para uma operação simples;
• Driver de dispositivo para comunicação cíclica (por exemplo, GSD para PROFINET) armazenado no dispositivo.

Ferramentas de gestão de ativos e configuração de dispositivos

1. FieldCare SFE500

O FieldCare é a ferramenta universal para a configuração de dispositivos de campo que fornece uma variedade de funcionalidades, desde a parametrização de dispositivos até soluções de monitorização de condições concebidas.

2. Field Xpert SMT50, Field Xpert SMT70 e Field Xpert SMT77

Os tablet PCs Field Xperts para configuração de dispositivos permitem a gestão móvel de ativos de instalações em áreas perigosas e não perigosas. Gerem instrumentos de terceiros e da Endress+Hauser com interface de comunicação digital.

3. Netilion, ecossistema IIoT

O Netilion é um ecossistema IIoT multimarca e baseado na cloud, concebido para processos de engenharia de processos industriais. Liga o mundo físico e o digital. Com a Netilion utilizamos a digitalização para disponibilizar conhecimento aos nossos clientes para apoiar e otimizar os seus processos e tomar decisões baseadas em factos rapidamente – em qualquer lugar e a qualquer hora.

Endress+Hauser Portugal, S.A.
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