高度な物理層

Ethernet Advanced Physical Layer（Ethernet-APL）は、プロセス産業の要件に合わせて特別に開発されたEthernet通信技術の物理層です。Ethernet-APLの開発は、高速・長距離通信、共通のツイストペア（ 2線）ケーブルによる電力と通信信号の供給、そして爆発危険区域内での安全な使用のための保護対策の必要性によって決定づけられました。

Ethernet-APL は、要求の厳しい産業用アプリケーション向けに特別に作成されたため、広く採用されている Ethernet 標準のサブセットとして、極めて信頼性の高い動作を実現する高度な堅牢性を提供します。

イーサネットは情報技術分野において長年にわたり標準的な通信ソリューションとなっており、産業用イーサネットは製造業およびプロセス産業におけるこの規格の派生形を指す一般的な呼称です。Ethernet-APLは、これまで欠けていたリンクを提供し、統合イーサネット通信をフィールド計測機器に至るまで拡張します。

構造

Ethernet-APL は物理層であるため、あらゆるプロトコルや通信スタックから独立しており、プロセス自動化における幅広い採用と応用を目的として設計されています。

OSI層 プロトコル
7 応用 EtherNet/IP、HART-IP、OPC UA、PROFINET、http、...
6 プレゼンテーション
5 セッション
4 輸送 TCP、UDP
3 ネットワーク IP
2 データリンク CSMA/CD、IE、TSN ...
1 物理的な イーサネット、ファスト イーサネット、ギガビット イーサネット、ワイヤレス LAN ... イーサネットAPL

APLの基盤としてのイーサネット

Ethernet-APLは、IEEE 802.3cg [ 1 ]で定義されている10BASE-T1Lをベースにした、プロセス産業向けの追加規定を備えた、特定のシングルペアEthernetです。したがって、Ethernet-APL通信はIEEE 802.3 Ethernet仕様の一部であり、完全に互換性があります。

Ethernet-APL通信は、1本のツイストペアケーブルを介して伝送される10Mbpsの全二重通信を採用しています。プロセス産業で広く利用されている、よく知られたトランク＆スパートポロジーを含む、主要なネットワークトポロジーをすべてサポートしています。トランクの最大長は、Zone 1、Div. 2内で1000メートルです。スパーの最大長は、Zone 0、Div. 1内で200メートルと規定されています。

Ethernet-APLには、プロセスやその他の産業の厳しい要件、例えば本質安全防爆などに合わせて特別に調整された多数の拡張機能[ 2 ]が組み込まれており、オプションの電源供給や危険区域保護用のポートプロファイルが追加されています。

本質的安全性

本質安全防爆は、爆発危険区域におけるフィールド機器の制御と電力供給のための容易なソリューションを求める世界中のプロセス産業にとって特に重要な要件です。そのため、オプションの本質安全防爆は、Ethernet-APL通信規格の定義に完全に統合されています。

技術仕様2-WISE [ 3 ]では、2線式の本質安全イーサネットが定義されています。

本質安全バリアは、スイッチや機器の各出力または入力に設けられた電子回路です。発火性電気エネルギーがコネクタに到達するのを防ぎます。本質安全バリアは通信回路（PHY）とは独立しています。この設計原理により、以下のことが保証されます。

  • チップメーカーは、本質的な安全性を必要としないアプリケーションにも利用可能なPHYを大量に製造できる。
  • デバイスベンダーは本質的に安全なデバイスを簡単に構築できる

Ethernet-APLは、危険区域におけるフィールド機器の本質安全動作の計画、検証、設置、文書化、実装を容易にするように設計されています。これには、火気使用許可なしでケーブルや機器を活線状態で作業することも含まれます。適合製品はすべて、認証機関による承認を受けています。

ポートプロファイル仕様

Ethernet-APL [ 3 ]の標準規格の一部には、様々なアプリケーションシナリオにおける相互運用性を確保するためのポートプロファイルの定義が含まれています。これには、セグメントタイプ、トランク間ポートとスパー間ポートの区別といった側面が含まれます。その他の仕様では、電力特性について言及しており、ソースポートと負荷ポート、および無電源ポートと無電源ポートの区別が規定されています。また、電力クラスの定義も規定されています。これには、本質安全電源の最大供給電圧と供給電流の制限が含まれます。

ポート プロファイル仕様で指定されるその他のトピックには、配線ルール、端子とコネクタのピン割り当て、シールドと接地のルールなどがあります。

参考文献

  1. ^ IEEE規格協会： 802.3cg-2019 - IEEE Ethernet規格 - 修正5：10 Mb/s動作および関連する電力供給のための物理層仕様および管理パラメータ（平衡型導体1対経由）[1]はWayback Machineで2022年5月16日にアーカイブされています。
  2. ^ 「イーサネット - 現場へ」 . Ethernet-aplホワイトペーパー. ethernet-apl. 2020. p. 18. 2021年5月3日閲覧。
  3. ^ a b「爆発性雰囲気 - パート47：2線式本質安全イーサネットコンセプト（2-WISE）による機器保護」 . webstore.iec.ch . 国際電気標準会議. 2021年2月3日. IEC TS 60079-47:2021 . 2022年2月16日閲覧。

さらに読む

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