Ethernet-APL 소개

Ethernet-APL에서 APL은 Advanced Physical Layer의 약자로, PROFINET, EtherNet/IP, OPC-UA, HART-IP를 포함한 다양한 산업용 통신 프로토콜을 지원하도록 설계된 기술입니다.

Ethernet-APL의 개발은 2018년에 APL 프로젝트로 알려진 이니셔티브에서 시작되었으며, 기존 IEEE 및 IEC 표준을 확장하기 위해 다양한 조직이 참여한 컨소시엄이 구성되었습니다. 또한 시장 수용성과 상호운용성을 보장하기 위해 기존 표준을 활용하는 접근 방식을 취했습니다.

이 기술은 차폐된 2선식 케이블을 사용해 루프 전력 공급 방식의 통신과 신뢰성 있고 단순한 네트워크 구조와 토폴로지를 지원합니다. Ethernet-APL은 전이중 모드로 동작하고, 최대 1,000미터의 케이블 길이를 지원하며, 10 Mbit/s의 데이터 전송 속도를 제공합니다.

Ethernet-APL은 산업용 통신 시스템에 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 프로토콜 유연성: 널리 사용되고 표준화된 이더넷 프로토콜을 지원합니다.
• 단순화된 네트워크 구성: 설정과 유지보수의 복잡성이 감소합니다.
• IT와 OT를 위한 통합 도구: 전 도메인에 걸쳐 일관된 문제 해결이 가능합니다.
• 최소한의 설치 작업: 설치 시간과 비용이 절감됩니다.
• 2선식 케이블: 단일 케이블에서 데이터와 전원을 동시에 전송합니다.
• 장거리 전송 능력: 최대 1,000미터 거리에서도 안정적으로 동작합니다.
• 방폭 기능: 방폭 지역 및 본질 안전 관련 등급과 인증을 받았습니다.
• 전기적 안정성: 서지 보호 기능을 제공하고 전자기 간섭에 대한 내성이 강합니다.
• 마이그레이션 지원: A타입 Fieldbus 케이블의 재사용이 가능해 전환이 용이합니다.

Ethernet-APL은 트렁크 앤 스퍼 또는 스타 토폴로지를 지원합니다. 연결은 각 세그먼트를 구성하는 스위치 사이에서 모든 연결이 포인트 투 포인트 방식으로 이루어집니다.

각 Ethernet-APL 스위치는 세그먼트 간의 통신을 분리하여 크로스토크와 같은 간섭을 제거합니다. 또한 서로 다른 세그먼트에 있는 계기로부터 발생할 수 있는 문제나 간섭으로부터 통신을 보호합니다.

여기에서 Ethernet-APL의 기술적 특성을 확인할 수 있습니다.

스위치와 관련해 토폴로지 유연성을 향상시키는 하는 두 가지 요소가 있습니다. 첫 번째는 하나 이상의 트렁크 포트를 통해 전원과 통신을 공급하는 전원 스위치입니다. 외부 전원으로 구동됩니다.

두 번째는 스퍼를 연결할 수 있는 포트를 제공하는 현장 스위치입니다. 이 경우 전원은 트렁크 또는 외부 전원에서 공급됩니다.

다음 그림은 트렁크 앤 스퍼 토폴로지의 예시입니다.

다음은 스타 토폴로지입니다.

이 기술의 개발자들은 산업 전반에서 도입 가능성을 높이기 위해 스크류 타입 단자, 스프링 클램프 단자, M8 및 M12 커넥터와 같은 잘 알려진 연결 방식을 사용했습니다.

Ethernet-APL 구현에 사용되는 케이블 역시 익숙한 A타입 Fieldbus 케이블(저항 100 ohm, +/-20 ohm)로, IEC 61158-2를 기준 케이블로 사용하며, AWG 등급 26-14 및 배선 단면적 0.324~2.5 mm²를 지원합니다.

다른 기술에서 발생하는 배선 오류를 줄이기 위해 Ethernet-APL은 극성 독립성을 채택했습니다. 현장 계기는 서로 간섭할 수 없고, 현장 계기 설정은 피어 투 피어 방식으로만 수행됩니다.

2-WISE 사양은 Ethernet-APL에 통합된 추가 기능으로, 본질 안전 회로의 파라미터를 정의합니다. 이 개념은 FISCO에서 파생되었습니다. 본질 안전 애플리케이션의 모든 규칙은 현장 엔지니어와 기술자들에게 이미 익숙하기 때문에 동일합니다.

현장 계기 설정은 마법사 앱과 자동 설정 기능을 통해 신속하게 이루어집니다. 또한 Ethernet-APL은 간단하고 신속한 시운전을 위해 고속 데이터 전송을 지원합니다. Field Xpert와 같은 산업용 태블릿은 스마트폰 및 케이블 테스트 계기와 함께 디지털 계기를 다루는 현장 기술자들의 필수 도구가 될 것입니다.

이 기술은 프로세스 플랜트의 구축, 시운전 및 운영을 단순화하기 위해 산업용 사물인터넷의 실제 개념에 즉시 적용 가능하도록 개발되었습니다. 이를 지원하기 위해 NAMUR Open Architecture(NOА)와 Open Process Automation Forum(OPAF)의 Open Process Automation Standard(O-PAS™)가 있습니다.

엔드레스하우저의 Netilion IIoT Ecosystem과 같은 IIoT 클라우드 기반 서비스를 통해 가까운 미래에는 현장과 클라우드 간 연결을 지원하는 Ethernet-APL 애플리케이션을 사용하여 진단, 예측 유지보수 등 목적에 맞는 다양한 서비스를 제공하게 될 것입니다.

이러한 애플리케이션은 단일 네트워크 기술 구현에 초점을 맞춰 OT와 IT 간의 투명한 통합을 지원합니다. Ethernet-APL, 적용 사례, 기술적 조언 등에 대한 더 많은 정보를 곧 제공할 예정이니 계속 관심을 가져 주시기 바랍니다.