A Ethernet-APL permite comunicação contínua e rápida transmissão de dados do nível de campo até o sistema de controle de processos e a nuvem. A Camada física avançada de Ethernet (Ethernet-APL, Ethernet Advanced Physical Layer) atende a todos os requisitos do setor de processos: linha de dois fios, realização de longas passagens de cabos, interoperabilidade de sistemas e tecnologias e uso em áreas perigosas até a Zona 0/Classe I, Div. 1. No entanto, como acontece com todas as tecnologias modernas, também surgem dúvidas. Respondemos a oito perguntas frequentes sobre o desempenho da fábrica com comunicação digital e o que os usuários devem procurar ao criar uma rede Ethernet-APL.

1. Por que a Ethernet-APL é considerada tão confiável?

Em primeiro lugar, a Ethernet-APL especifica uma conexão ponto a ponto entre switches e dispositivos. Isso significa que uma rede Ethernet-APL é, por definição, altamente insensível a diafonia. Todas as operações ao conectar o dispositivo podem ser realizadas enquanto o sistema estiver em execução, uma vez que os processos de conexão e desconexão não afetam a operação da fábrica. Isso reduz possíveis fontes de erro e quaisquer efeitos indesejáveis no desempenho da fábrica.

O dispositivo pode ser exclusivamente identificado na porta de instrumentos do switch de campo. Os protocolos e perfis de nível superior usam essas informações para reconhecer e identificar o dispositivo. Agora, os usuários podem basear os procedimentos operacionais padrão nos fluxos de trabalho automatizados para comissionamento e substituição de dispositivos. O sistema host detecta se o instalador desconecta um dispositivo e reconecta um dispositivo de tipo ou marca semelhante. Os sistemas agora podem orientar o instalador e o pessoal operacional utilizando o teste de loop real.

Redundância em anel é um conceito de Ethernet que pode ser implantado entre o switch de campo e a sala de controle. A redundância em anel foi adotada como padrão pelo PROFINET. Existem conceitos semelhantes para a maioria dos protocolos industriais, como Ethernet/IP™, onde isso é chamado de anel no nível do dispositivo.
As comunicações baseadas em Ethernet permitem a fácil implementação de controladores redundantes. A redundância do controlador pode ser desenvolvida de forma independente da arquitetura de rede, uma vez que a Ethernet permite a execução de vários relacionamentos de comunicação em paralelo na mesma infraestrutura.

Agora, a maioria desses pontos tem pouco a ver com Ethernet-APL. A Ethernet-APL fornece a conexão pelas últimas centenas de metros até o instrumento do processo. Com a Ethernet-APL, os mesmos conceitos baseados em Ethernet se aplicam a toda a rede e à infraestrutura. Isso elimina a necessidade de conectar sistemas de barramento de campo digitais por meio de gateways, simplificando a implementação. Tudo isso leva à próxima consideração importante.

2. Como a tecnologia Ethernet-APL reduz o número de gateways necessários?

Esta é a principal vantagem da Ethernet-APL. Uma rede baseada em Ethernet é usada para todo o sistema de automação, e a camada física subjacente pode ser selecionada de acordo com os requisitos. O dispositivo agora fala a mesma língua (como PROFINET, Ethernet/IP, HART-IP ou OPC UA) que o controlador. Os gateways e as conversões de protocolo são redundantes.
No entanto, isso não é tudo: a Ethernet-APL especifica o mesmo cabo de referência usado para dispositivos PROFIBUS PA. Com excelentes tecnologias de integração, como o perfil PA e a tecnologia de proxy, o o switch de campo Ethernet-APL agora consegue converter dados de instrumentos PROFIBUS PA em PROFINET, praticamente deixando-os parecidos com um dispositivo PROFINET nativo.
Isso fornece aos usuários a proteção de investimento para a base instalada de instrumentos e uma forma de acelerar a implantação da Ethernet no campo das fábricas de processos. Com o switch de campo como componente de integração, as comunicações por Ethernet e PROFIBUS PA podem ser executadas na mesma infraestrutura, permitindo que os protocolos sejam combinados conforme necessário durante o tempo em que os fabricantes de dispositivos estiverem atualizando seus produtos para Ethernet-APL.

3. A Ethernet-APL pode ser usada para aplicações de segurança?

Certamente! A Ethernet-APL permite a comunicação contínua e rápida do nível de campo (em áreas classificas até a Zona 0/Classe I, Div. 1) até o sistema de controle de processos e a nuvem. Trata-se um excelente recurso para que os usuários tenham apenas uma infraestrutura para a comunicação de todos os dispositivos. Isso reduz o esforço de gerenciamento para instrumentação de segurança do design até a configuração, o comissionamento e a operação.

Afinal, a Ethernet-APL é simplesmente uma camada física. Trata-se da camada 1 do modelo OSI, que transporta energia, bits e bytes. Os protocolos de segurança fazem parte da camada 7, a camada de aplicação. Portanto, a tecnologia também pode ser usada para instrumentação de segurança. Os fabricantes de dispositivos têm uma oportunidade única de implementar segurança como parte do software, o que reduziria os custos de desenvolvimento, teste e certificação.

Com cerca de 40% de todos os sinais de processo agora relacionados à segurança, acreditamos que a integração de segurança ao software ocorrerá mais cedo do que o previsto. Ajuda muito quando os usuários expressam o desejo dos fabricantes de seus dispositivos de explorar e implantar a Ethernet-APL, incentivando-os a investir em comunicação digital.

4. Por que preciso da alta largura de banda de 10 Mbits/s?

A largura de banda e a infraestrutura plana da Ethernet são importantes para várias aplicações e levam à digitalização completa de muitos ativos da instalação de processo. Com a alta largura de banda e os ciclos de atualização rápidos, os usuários podem obter precisão mais alta no controle em loop fechado . Placas de identificação digitais eliminam qualquer problema relacionado a equipamentos e etiquetas. O sistema de gerenciamento de ativos pode monitorar o status do dispositivo em tempo real e gerenciar diagnósticos e alarmes. Os sistemas de engenharia podem reter backups completos de todas as configurações e dados do dispositivo. Eles conseguem restaurar as configurações automaticamente após a substituição de um dispositivo. Com o bloqueio e etiquetagem digitais, as informações do equipamento ficam disponíveis digitalmente em tempo real e remotamente em um dispositivo móvel.

Assim que a Ethernet-APL se popularizar, os usuários terão mais ideias sobre como oferecer suporte aos seus procedimentos operacionais padrão com automação e continuar melhorando a segurança e a confiabilidade em suas fábricas.

5. Como a base instalada pode colher os mesmos benefícios da Ethernet-APL que as novas fábricas?

A integração inclui qualquer tipo de ponto de campo marrom. As descrições dos dispositivos na forma de pacotes FDI, GSD ou pacotes FDT DTM fornecem a tecnologia de integração necessária para acessar qualquer sinal. Ethernet e alimentação para uma única caixa de junção com um comutador de campo Ethernet-APL e unidade de E/S remota fornecem conectividade para:

• Qualquer protocolo via Ethernet-APL
• PROFIBUS PA conectado a PROFINET
• Qualquer sinal analógico via PROFINET com ou sem HART

Durante uma atualização do sistema de controle ou uma grande atualização na fábrica, os usuários podem proteger seu investimento na instrumentação existente e deixar os cabos no lugar, entre a caixa de junção e os instrumentos. Isso representa uma economia significativa! Tudo dentro da caixa de junção que está conectada a sistemas de nível superior pode ser projetado para alta disponibilidade com redundância para instalação, alimentação e controle.

Durante a modernização, os usuários podem decidir para cada dispositivo individual se atualizar para a Ethernet-APL fornecerá um benefício econômico para as operações da fábrica. A infra-estrutura permite a conexão com qualquer instrumento, assim os usuários podem proteger seu investimento na base instalada. Portanto, os usuários podem combinar sinais de qualquer instrumento e utilizar quaisquer dados fornecidos pelos instrumentos, independentemente da tecnologia de comunicação selecionada e em vigor. Os protocolos baseados em Ethernet oferecem o método mais fácil de integração devido aos vários recursos de suporte nos quais a ampla aceitação da Ethernet se baseia atualmente.

6. As tecnologias existentes permanecerão tão lentas quanto antes, apesar da alta largura de banda?

Não exatamente. Embora um transmissor HART ou PROFIBUS PA sempre demore mais em comparação com a Ethernet-APL, a infraestrutura ainda traz mais eficiência para a aplicação. Os switches de E/S remotos e para uso em campo fornecem um módulo primário por conexão de dispositivo em comparação com a tecnologia de multiplexação disponível atualmente. A comunicação entre a caixa de junção e o instrumento pode ocorrer em paralelo, eliminando o tempo de espera entre transmissões e melhorando a resposta geral do sistema.

7. O que devo considerar ao modernizar um sistema com Ethernet-APL?

Se você estiver considerando uma modernização, recomendamos o uso de comunicação baseada em Ethernet para o trabalho em campo. Os usuários devem analisar e levar a configuração de suas fábricas em consideração quanto às seguintes restrições:

• A infraestrutura Ethernet-APL FieldConnex é adequada para a instalação em Zona 2.
• Switches e E/S remota exigem alimentação auxiliar.
• Distâncias de até 2 km entre o campo e a sala de controle podem ser superadas via fibra óptica.

8. Como posso proteger uma rede Ethernet-APL contra ataques cibernéticos?

Para proteger sua fábrica contra acesso indesejado, adote uma abordagem sistêmica. Assim como acontece com a segurança de TI nas redes corporativas, avalie vários cenários de ataque e a vulnerabilidade da rede. Adote as medidas de segurança apropriadas para se defender contra esses ataques. Isso inclui restringir direitos de acesso a determinadas áreas ou por um período limitado, por exemplo, para empresas de manutenção. Como as redes Ethernet-APL são somente Ethernet, todos os mecanismos de proteção também podem ser aplicados no futuro.

Mais informações

• Ethernet-APL – A digitalização atinge o campo das indústrias de processo
• Tecnologia Ethernet-APL para IIoT no campo das fábricas de processo