Voordelen van Ethernet-APL en toekomstbestendigheid
Achtergrond: In tegenstelling tot bij 4 … 20 mA worden signaalstoringen of drift onmiddellijk gedetecteerd, wat de betrouwbaarheid van de procesmeting verhoogt.
Ethernet-APL is qua hardware ongeveer 5% duurder dan Remote-I/O, maar blijft goedkoper dan de klassieke directe bekabeling. In vergelijking met 4 ... 20 mA of HART zijn de hardwarekosten hoger, maar APL bespaart op engineering, integratie en inbedrijfstelling: Hoge datasnelheid, eenvoudige bekabeling en volledige datatransparantie versnellen processen en verminderen fouten. Deze beoordeling is gebaseerd op studies, kostenanalyses en pilotprojecten, maar ook op ervaringen met echte installaties.
De efficiëntiewinst compenseert de iets hogere aanschafkosten, terwijl extra voordelen zoals uniforme instrumentgegevens, uitgebreide diagnosemogelijkheden en eenvoudige vervanging van instrumenten op lange termijn effect hebben.
Conclusie: Ethernet-APL is economisch gezien de moeite waard, vooral door de tijdwinst, de lagere foutgevoeligheid en de vereenvoudigde processen. Dit in vergelijking met alle gevestigde technologieën.
Ethernet-APL wordt ondersteund door alle grote systeem- en veldinstrumentfabrikanten en wordt voortdurend verder ontwikkeld. Talrijke pilotprojecten bevestigen de hoge acceptatiegraad van de technologie. Voor gebruikers betekent dit: Instrumenten van verschillende fabrikanten werken probleemloos samen, zijn eenvoudig te integreren en bieden langdurige beschikbaarheid
– ideaal v
oor stabiele, toekomstbestendige installaties.
Door standaardisatie wordt gewaarborgd dat instrumenten ook in toekomstige generaties van procesregelsystemen en automatiseringsoplossingen kunnen worden geïntegreerd.
Ethernet-APL wordt als bijzonder betrouwbaar beschouwd, omdat het gebruikmaakt van betrouwbare gegevensoverdracht via robuuste 2-draads leidingen. Hierdoor wordene signaalstoringen sterk verminderd. Zelfs bij lange leidingen of in omgevingen met veel storingen blijft de communicatie stabiel, wat snelle reactietijden ondersteunt en geplande onderhoudsintervallen betrouwbaar mogelijk maakt.
Daarnaast is de beproefde ethernettechnologie speciaal ontwikkeld voor de eisen van de procesindustrie: Zo garanderen de geïntegreerde intrinsieke veiligheid en de Ex-veiligheid een veilig gebruik, ook in explosiegevaarlijke omgevingen.
Integratie in bestaande installaties en documentatie
APL ondersteunt automatische instrumentdetectie via GSDML-bestanden, webservers of back-upfuncties. Het systeem kan een nieuw geïnstalleerd instrument automatisch configureren en de bestaande parameters overnemen. Dit vereenvoudigt het vervangen van sensoren of actuatoren aanzienlijk, met name in grote installaties met veel veldinstrumenten.
Achtergrond:
Het systeem herkent via drie mechamismen automatisch welk instrument is aangesloten, laadt de juiste parameters en integreert het instrument in de installatie – zonder dat er handmatige herprogrammering nodig is. Dit is tijdbesparend, vermindert fouten en is vooral voordelig in grote installaties met veel veldinstrumenten.
1. Instrumentbeschrijving via GSDML-bestanden
- GSDML-bestand: Elk APL-instrument bevat een gestandaardiseerd XML-bestand dat de eigenschappen, communicatieparameters en configuratie-mogelijkheden ervan beschrijft.
- Instrumentaansluiting: Bij de aansluiting draagt het instrument zijn GSDML-gegevens aan het procesregelsysteem over.
- Systeemintegratie Het procesregelsysteem leest het bestand uit, herkent het instrument, kent de beschikbare parameters en integreert het correct in het systeem.
2. Webserver in het instrument
- VEGA-APL-instrumenten beschikken over een geïntegreerde webserver.
- De gebruiker kan via het procesregelsysteem rechtstreeks toegang krijgen tot het instrument, de eigenschappen ervan opvragen en configuraties uitvoeren.
3. Back-up- en configuratiefuncties
- Het instrument draagt bestaande parameterinstellingen over naar de besturingstechniek. De overgedragen gegevens worden daarbij in een database of projectbestand opgeslagen, zodat ze weer naar het instrument kunnen worden teruggezet, mocht dat nodig zijn.
- Bij vervanging van een instrument worden deze parameters automatisch naar het nieuwe instrument overgedragen.
Het aantal hangt af van het Power-over-APL-vermogen en de stroomverdeling via de switch. Doorgaans kunnen tussen 8 en 24 instrumenten per segment worden gebruikt, waarbij rekening moet worden gehouden met de lijnweerstanden en het vermogensbudget.
Veel bestaande 2-draadsleidingen kunnen gebruikt blijven worden. Voorwaarde is wel dat zowel de besturingssystemen als de switch-infrastructuur APL-compatibel zijn.
Achtergrond: APL maakt gebruik van hetzelfde fysieke 2-draadsprincipe als klassieke veldinstrumenten, maar maakt hogere datasnelheden en Power-over-APL mogelijk. Hierdoor kan in veel gevallen de bekabeling behouden blijven en hoeven alleen de eindapparaten of switches te worden vervangen. Zo hoeft niet de hele installatie te worden gemoderniseerd.
APL vereist gedefinieerde kabellengtes, segmentering en topologieën. Planningssoftware ondersteunt het netwerkontwerp en de simulatie van vermogenslimieten, de bandbreedtebehoefte en storingsdiagnosepaden. Door het gebruik van 2 wise worden de planning en documentatie nog eenvoudiger, omdat de stroomvoorziening en gegevensoverdracht via twee leidingen gestandaardiseerd kunnen worden weergegeven.
Veiligheid, normen en standaarden
Ethernet-APL vermindert het aantal benodigde gateways, omdat instrumenten rechtstreeks in het besturingsniveau kunnen worden geïntegreerd. Veiligheidsrelevante gegevens (safety) kunnen via hetzelfde netwerk betrouwbaar en gecertificeerd worden overgedragen. De hoge bandbreedte van 10 Mbit/s maakt het mogelijk om procesgegevens, diagnoses en IIoT-toepassingen parallel te laten lopen zonder de besturing te beïnvloeden. Daarnaast dragen gesegmenteerde netwerken, gecontroleerde switches en encryptie bij aan de cybersecurity.
Concreet betekent dit: Je hebt minder hardware nodig en kunt veiligheidsrelevante processen rechtstreeks in het netwerk integreren. Tegelijkertijd kan je meet- en analysegegevens parallel evalueren, terwijl het netwerk tegen ongeoorloofde toegang wordt beschermd.
APL-instrumenten kunnen worden gebruikt in Ex-zones tot zone 0, mits ze zijn gecertificeerd volgens het 2 wise-principe. Bij 2 wise worden via slechts twee leidingen tegelijkertijd de stroomvoorziening en veilige gegevensoverdracht gerealiseerd, zodat er in explosiegevaarlijke omgevingen geen vonkvorming of ongeoorloofde energie kan optreden.
Achtergrond: De normen voor intrinsieke veiligheid in combinatie met de fysieke specificaties van Ethernet-APL garanderen zo een veilige werking van de instrumenten.
Moderne onderhouds- en reparatiestrategieën
APL ondersteunt PA-DIM en OPC UA. Het past in de context van Industrie 4.0 en NAMUR Open Architecture (NOA). Proces- en diagnosegegevens transparant beschikbaar kunnen worden gesteld voor procesregelsystemen, analyseplatforms of cloudtoepassingen.
Achtergrond: De naleving van deze normen zorgt ervoor dat instrumenten van verschillende fabrikanten onderling compatibel zijn en dat diagnosegegevens op gestandaardiseerde wijze kunnen worden verwerkt.
Diagnoses in real time maken gericht onderhoud mogelijk. Waarschuwingen volgens NAMUR NE 107 of via PA-DIM kunnen centraal worden uitgelezen en automatisch worden verwerkt. Momenteel worden daarbij vooral statische waarden zoals instrumentstatus of meetwaardestatussen overgedragen. Zo kunnen storingen snel worden opgespoord en reparaties gerichter worden gepland.
In de toekomst zal de ontwikkeling zich richten op predictive maintenance, waarbij instrumenten door middel van continue gegevensanalyse toekomstige storingen kunnen voorspellen.
Met Ethernet-APL kan hiervoor meer informatie rechtstreeks vanuit het veld worden verstrekt, zonder dat er extra gateways nodig zijn. Dit biedt nieuwe mogelijkheden voor een efficiëntere reparatiestrategie, waarbij ongeplande stilstanden afnemen en onderhoudsmaatregelen optimaal op elkaar kunnen worden afgestemd.
Als je Ethernet-APL in je installatie wilt gaan gebruiken, moet je je daar gericht op voorbereiden. Ook VEGA biedt praktijkgerichte opleidingen aan die het thema APL behandelen, zowel online als fysiek. Je leert daarbij niet alleen de theorie, maar ook de praktische omgang met VEGA-veldinstrumenten en softwaretools.
De volgende onderwerpen zijn in het algemeen belangrijk:
- Basisprincipes van de technologie – inzicht in de fysieke eigenschappen van APL, deterministische gegevensoverdracht en netwerksegmentatie.
- Integratie in bestaande systemen – kennis over hoe APL-veldinstrumenten kunnen worden geïntegreerd in bestaande procesregelsystemen, PLC's en assetmanagementsystemen.
- Instrumentconfiguratie en diagnose – omgaan met GSDML-bestanden, webservers, back-upfuncties en het gebruik van diagnosegegevens voor onderhoud en optimalisatie.
- Veiligheidsaspecten – explosieveiligheid, netwerkbeveiliging en cybersecuritymaatregelen.
- Praktische toepassingen en best practices – toepassingen in nieuwe en bestaande installaties, parallelle gegevensstromen naar PLC- en IIoT-platforms, predictive maintenance.
Digitalisering en IIoT-toepassingen
Met Ethernet-APL kunnen IIoT-toepassingen vandaag de dag al veel eenvoudiger en betrouwbaarder geïmplementeerd worden. Ook in explosiegevaarlijke omgevingen, omdat ethernet met Ethernet-APL voor het eerst doorlopend tot op het niveau van de veldinstrumenten wordt toegepast en ‘databarrières’ zoals gateways of converters met een sterk beperkte databandbreedte tot het verleden behoren.
Door deze directe ethernetverbinding op veldniveau kunnen IIoT-toepassingen worden gerealiseerd met bijvoorbeeld NOA-principes of directe cloud-/assetmanagementsysteemverbindingen.
Achtergrond: APL ondersteunt meerdere communicatiekanalen tegelijk, zodat klassieke besturingstaken en gegevensanalyse/optimalisatie in het IIoT onafhankelijk van elkaar kunnen worden uitgevoerd.
Voorbeeld: Een druksensor kan zijn meetwaarden tegelijkertijd naar de PLC sturen voor besturingstaken en naar een cloudplatform voor analyse en optimalisatie, zonder dat de processen elkaar beïnvloeden.
Sluiten