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Studie des PLT-Labors an der TH Köln Bild: PLT-Labor, TH-Köln
ETHERNET-APL PUNKTET

IM VERGLEICH

Ethernet-APL verspricht signifikante Vorteile über den gesamten Anlagen-
lebenszyklus. Um die Kosten genauer zu beurteilen, hat das PLT-Labor an der
TH Köln nun für eine Referenzanlage drei Anlagenkonzepte verglichen.

In der Studie wurden drei Technologiekon- munikationskarten eingesetzt, im Feld kom-
zepte verglichen: In der Beispielanlage gibt men PROFINET-Verlegekabel zum Einsatz.
es zwei Explosionsschutzzonen (Zone 1 und Zusätzlich bieten die Remote-I/Os und APL-
Zone 2) mit insgesamt 1.570 Ein- und Aus- Field-Switches die Möglichkeit, Lichtwellen-
gangssignalen. Außerhalb der Ex-Zonen be- leiter (LWL) über SFP-Transreceiver direkt
finden sich lediglich die Frequenzumrichter, anzuschließen.
die als Steuerungsschnittstelle zu den Moto-
ren dienen. Die Spezifikation der Feldgeräte ist bei allen
drei Varianten gleich. Jedoch können bei den
Variante A basiert auf der konventionel- Varianten A und B die gleichen 4-20 mA-
len 4-20 mA-Technologie mit Stammka- Feldgeräte genutzt werden, während bei
beln, die analoge und binäre Signale über Ethernet-APL PROFINET-over-APL-Feldgeräte
Punkt-zu-Punkt-Verbindungen von der verwendet werden müssen.
Feldebene in die Prozessleitebene über- Allerdings wird die Planung der Kabel und
tragen. Die Feldgeräte werden über HART ANSCHAFFUNGSKOSTEN Kabelwege bei Ethernet-APL etwas verein-
parametriert. DER HARDWARE facht, da anstelle der dickeren Stammkabel für
Variante A dünnere PROFINET-Verlegekabel
In der Variante B wird in der Feldebene Die Netzwerkstruktur umfasst das Leitsys- oder Lichtwellenleiter verwendet werden kön-
die 4-20 mA-Technologie verwendet, die tem (Controller und E/A-Baugruppen), die nen. In Variante C wird der PROFINET-Backbone
Signale werden jedoch über Remote-I/ Feldverteiler mit allen Hardware-Kompo- in einer Ringstruktur aufgebaut. Dies reduziert
Os im Feld erfasst. Diese sind in einer Li- nenten sowie die Verkabelung (Spur- und die Zahl der zu planenden Kabel. Der Nachweis
nientopologie über einen redundanten Backbone-Leitungen): der Eigensicherheit erfolgt bei Ethernet-APL
PROFIBUS DP-Backbone verbunden. Für Variante A erfordert zusätzlich Rangierver- durch das 2-WISE-Konzept. Dadurch reduziert
den Einsatz in explosionsgefährdeten Be- teiler und Speisetrenner im Schaltraum. Bei sich der Zeitaufwand von 15 Minuten auf 5:30
reichen werden Ex i-geschützte PROFIBUS den Varianten B und C entfällt dieser Auf- Minuten pro Nachweis, der sich zudem für
DP-Leitungen und DP-DP Ex i-Koppler ver- wand durch den Einsatz von Feldbus bzw. identische Geräte wiederholen lässt.
wendet. Die Feldgeräte können auch hier Ethernet-Netzwerken.
über HART parametriert werden. Diese Va- In Variante B werden Koppler, Feldbusab- PLANUNG UND ENGINEERING
riante ist in den bestehenden Anlagen am schlusswiderstände, Repeater und univer-
weitesten verbreitet. selle Ein-/Ausgabekarten eingesetzt. Die Netzwerkarchitektur ist bei der Variante
Bei Variante C entstehen Kosten für APL- A einfacher zu planen, da sich die Topolo-
Variante C basiert auf einer PROFINET-Netz- Field-Switches und Remote-I/Os. Für ver- gie auf den Systembus in der Leitwarte be-
werkstruktur, die eine einfache Ringstruktur bleibende Binärsignale werden bislang schränkt, während bei den Varianten B und
mit dem Redundanzprotokoll MRP (Media Remote I/Os mit PROFINET-Schnittstelle C die Netzwerkteilnehmer über die gesamte
Redundancy Protocol) verwendet. Dabei benötigt. Für die direkte Bereitstellung Anlage verteilt sind, was eine aufwändigere
wird eine PROFINET S2-Verbindung zwi- von Binärsignalen per Ethernet-APL arbei- Planung erfordert. Insbesondere bei Ether-
schen Leitsystem und MRP-Ring genutzt. ten Hersteller bereits an einer Lösung, um net-APL müssen zusätzlich alle Feldgeräte
Hierdurch ist eine hohe Verfügbarkeit des Remote-I/Os zu ersetzen. als Netzwerkteilnehmer mit IP-Adressen
Gesamtsystems durch Medien- und System- im Netzwerkplan hinterlegt werden. Einen
redundanz gewährleistet. Im Schaltraum Im Basic- und Detail-Engineering gibt es kaum großen Unterschied gibt es im Engineering:
werden PROFINET-Patchkabel zur Verbin- Unterschiede zwischen den drei Technologien, Variante A erfordert mit 30 Minuten pro PLT-
dung der Managed Switches und der Kom- ebenso bei der Planung der Verteilerkästen. Stelle den höchsten Aufwand, während Va-

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