Capa física avanzada

La capa física avanzada de Ethernet (Ethernet-APL) describe una capa física para la tecnología de comunicación Ethernet , desarrollada especialmente para las necesidades de las industrias de procesos . El desarrollo de Ethernet-APL surgió de la necesidad de comunicación a alta velocidad y a largas distancias, el suministro de energía y señales de comunicación mediante un cable común de par trenzado (2 hilos), así como medidas de protección para su uso seguro en zonas con riesgo de explosión .

Dado que fue creado específicamente para aplicaciones industriales exigentes, Ethernet-APL, como subconjunto del estándar Ethernet ampliamente adoptado, ofrece un alto nivel de robustez para un funcionamiento extremadamente fiable.

Ethernet se ha consolidado como la solución de comunicación estándar en el ámbito de las tecnologías de la información, mientras que Ethernet industrial es la denominación común para la variante de este estándar utilizada en las industrias manufactureras y de procesos. Ethernet-APL proporciona el eslabón perdido, extendiendo la comunicación Ethernet unificada hasta la instrumentación de campo .

Al ser una capa física, Ethernet-APL es independiente de cualquier protocolo o pila de comunicaciones y está diseñada para su amplia adopción y aplicación en la automatización de procesos.

Ethernet-APL es una interfaz Ethernet específica de un solo par basada en 10BASE-T1L, tal como se define en IEEE 802.3cg, ^{[ 1 ]} con disposiciones adicionales para la industria de procesos. Por lo tanto, la comunicación Ethernet-APL forma parte de la especificación Ethernet IEEE 802.3 y es totalmente compatible con ella.

La comunicación Ethernet-APL se basa en una comunicación dúplex completa  de 10 Mbit/s transmitida a través de un cable de par trenzado . Admite todas las topologías de red principales , incluida la conocida topología de enlace troncal y ramal, ampliamente utilizada en la industria de procesos. La longitud máxima del enlace troncal es de 1000 metros en la Zona 1, División 2. La longitud máxima del enlace troncal es de 200 metros en la Zona 0, División 1.

Ethernet-APL incorpora una serie de mejoras ^{[ 2 ]} especialmente adaptadas a los exigentes requisitos de las industrias de procesos y otras, como la seguridad intrínseca , y agrega perfiles de puerto para la fuente de alimentación opcional y la protección de áreas peligrosas.

La seguridad intrínseca es un requisito fundamental, especialmente para las industrias de procesos a nivel mundial , que exigen una solución fácil de implementar para controlar y alimentar instrumentos de campo en áreas con riesgo de explosión. Por este motivo, la seguridad intrínseca opcional está totalmente integrada en las definiciones del estándar de comunicación Ethernet-APL.

En la especificación técnica 2-WISE ^{[ 3 ]} se define el Ethernet intrínsecamente seguro de 2 hilos.

La barrera de seguridad intrínseca es un circuito electrónico en cada entrada o salida de un interruptor o instrumento . Impide que la energía eléctrica inflamable llegue al conector. La barrera de seguridad intrínseca está separada del circuito de comunicaciones (PHY). Este principio de diseño garantiza:

• Los fabricantes de chips pueden construir PHY disponibles comercialmente en cantidades también disponibles para aplicaciones que no requieren seguridad intrínseca.
• Los fabricantes de dispositivos pueden construir fácilmente dispositivos intrínsecamente seguros.

Ethernet-APL está diseñado para facilitar la planificación, validación, instalación, documentación e implementación del funcionamiento intrínsecamente seguro de instrumentos de campo en áreas peligrosas. Esto incluye, entre otros aspectos, el trabajo con cables e instrumentos bajo tensión sin necesidad de un permiso de trabajo en caliente . Todos los productos compatibles cuentan con la aprobación de un organismo notificado .

Parte de los estándares para Ethernet-APL ^{[ 3 ]} incluyen la definición de perfiles de puerto para la interoperabilidad en diversos escenarios de aplicación. Esto incluye aspectos como el tipo de segmento, diferenciando un puerto troncal a troncal de un puerto de derivación a derivación. Otras especificaciones se refieren a las características de alimentación, diferenciando entre puertos de fuente a carga y puertos sin alimentación a puertos sin alimentación. Otra disposición es la definición de clases de alimentación. Esto incluye la limitación de la tensión y la corriente de alimentación máximas para una fuente de alimentación intrínsecamente segura .

Otros temas que se especifican en la especificación del perfil del puerto son las reglas de cableado, la asignación de pines para terminales y conectores, así como las reglas de blindaje y conexión a tierra .

• Spielmann, Benedikt (4 de marzo de 2020). "Ethernet en el campo de plantas/instalaciones de proceso" . www.odva.org . Endress+Hauser Digital Solutions . Consultado el 27 de enero de 2021 .
• Larson, Keith (12 de junio de 2020). "Estándar avanzado de capa física para hacer realidad Ethernet a nivel de campo" . www.controlglobal.com . Revista Control Global . Consultado el 3 de mayo de 2021 .