Ethernet-APL – スマート、高速、デジタル | Endress+Hauser

プロセスオートメーションでは、効率的なエンジニアリングやプラント設計が求められます。スタートアップと設定を迅速に行い、効率的かつ高品質な製造を行うことが重要です。デジタルトランスフォーメーションやIndustry 4.0では、プロセスの最適化のために現場レベルの貴重なデータが使用されます。このため、現場レベルでの接続性とデータアクセスが重要です。従来は、速度の遅さや帯域の狭さ、複雑なプロトコル変換などの制約が存在していました。

標準化団体はEndress+Hauserのような大手産業パートナーと協働し、プロセス産業の要件を満たすイーサネット用の高度な物理層（Ethernet-APL）の仕様を策定しました。このテクノロジーは、オープンかつ将来にわたって有効性を保ち、産業に特化したモノのインターネット（IIoT）に対応するよう設計されています。

Ethernet-APL はデジタル化と IT/OT の融合を可能にする一方で、サイバーセキュリティ要件も強化します。Ethernet‑APL は最新の通信プロトコルに必要な物理的基盤を提供しており、これを IEC 62443 規格に沿って開発されたデバイスと組み合わせることで、サイバーセキュリティリスクの低減を開始できます。

Ethernet-APLトポロジ

Ethernet-APLトポロジの比較

©Endress+Hauser

アナログおよびデジタルテクノロジーのコストの比較

©Endress+Hauser

Ethernet-APL – イーサネット用の高度な物理層

プロセス制御と並行したデジタルサービスを可能にするEthernet-APL

Ethernet-APLトポロジの比較

アナログおよびデジタルテクノロジーのコストの比較

Ethernet-APL – イーサネット用の高度な物理層

プロセス制御と並行したデジタルサービスを可能にするEthernet-APL

Ethernet-APLトポロジの比較

アナログおよびデジタルテクノロジーのコストの比較

Ethernet-APLのメリット

Ethernet-APL によって、プロセスプラントのデジタル化はあらゆるライフサイクル段階で完全に実現され、その恩恵を受けることができます。Ethernet-APL は、長距離配線、容易な設置、危険区域での本質安全設計など、プロセス産業の厳しい要件に対応するために従来の Ethernet の能力を拡張します。また、2 本のワイヤーケーブルによる安全で高速な通信と電力供給を可能にし、測定センサーなどのフィールドレベル機器に適しています。フィールド機器が Ethernet 接続されることで、プロセスおよび監視変数、診断データ、複数デバイスの「バッチ準備完了」ステータス確認といった高度な機能に完全にアクセスできるようになります。

エンジニアリングにおけるメリット（CAPEX）：

プロセスオートメーション向けに設計：プロセス環境および衛生要件の厳しい環境に特化して設計されており、システム統合の複雑さを低減します。
シンプルなインフラ：電力とデータを 2 線ケーブル 1 本で供給できるため、配線と設置作業を最小限に抑えられます。
柔軟なトポロジ：最大 200 m のスパー長に対応し、スケーラブルで冗長化されたネットワーク構成をサポート—大規模プラントに最適です。
危険場所に最適：本質安全設計により、危険区域計算の必要がありません。
将来性のある高柔軟設計：高速（10 Mbit/s フルデュプレックス）通信をサポートし、すべての Ethernet プロトコルに対応します。
多層防御（Defense‑in‑depth）設計：セグメント化されたネットワークトポロジや冗長性により単一障害点を低減し、より堅牢なセキュアアーキテクチャを実現します。

運用およびメンテナンスにおけるメリット（OPEX）：

安全で簡便な取り扱い： 極性に依存しない配線と堅牢なコネクタにより、設置が容易になり、エラーを削減します。また、手動でのループチェックは不要になります。
高速かつ高精度のデータ： リアルタイムのデジタルプロセス値およびモニタリング値（10 Mbit/s フルデュプレックス）とシームレスな IIoT 連携により、OEE（設備総合効率）改善につながるインサイトを提供します。 [BoFu_APL_U...es_For SME | Word], [I1_BoFu_AP...aft - Copy | Word]
高い可用性と信頼性： 異常検知、冗長化、継続的な診断機能により、予知保全を可能にし、ダウンタイムを最小化します。 [BoFu_APL_U...es_For SME | Word], [I1_BoFu_AP...aft - Copy | Word]
プラグアンドプレイの保守性： 自動デバイス設定やリモートアクセスにより、立ち上げやデバイス交換を効率化します。 [BoFu_APL_U...es_For SME | Word], [I1_BoFu_AP...aft - Copy | Word]
リアルタイム可視化によるサイバー・レジリエンス： セキュアな継続的デバイス診断と高速なヘルスデータアクセスにより、能動的な異常検知を実現し、サイバー・レジリエンスを強化します。

Ethernet-APLアプリケーション

Ethernet-APLは、従来4–20 mAおよびフィールドバステクノロジーが使用されていたすべての場所で使用できます。これらのフィールド機器やインフラ製品は、主にグリーンフィールド（新規設備）のプロセス産業に完璧に対応します。ブラウンフィールド（既存設備）でも、多少の変更を加えることで対応可能です。Ethernet-APLは、以下のユースケースが関連する各種産業の多くのアプリケーションに適しています。

すべての測定データおよび監視データへのアクセスを通じて、追加のプロセス品質情報の取得
複数の測定点の「バッチ対応」検証などの高度な機能
アナログ通信ループを校正する労力
危険場所
多数の測定点に対するアセット管理
機器診断への簡単なアクセス
2nd^{チャンネル/IIoTの活用による監視と最適化}

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このホワイトペーパーでは、システム統合における機器の診断、検証、および監視について記載されており、実際のアプリケーションシナリオで4–20 mA/HARTとPROFINET over Ethernet-APLを比較しています。

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BASFのEthernet-APL評価ラボ

©BASF

BASFのEthernet-APL評価ラボ

アプリケーション事例

化学産業におけるEthernet-APLテクノロジーの検証

BASFのエンジニアたちは、BASFのEthernet-APLラボで数カ月にわたってEthernet-APLテクノロジーを評価しました。BASFのプラント要件に即したさまざまなトポロジとユースケースが対象となりました。また、DCS、フィールドスイッチ、および機器の製造者と共に、さまざまなストレス試験を通してEthernet-APLテクノロジーを検証しました。エンジニアたちはこの新しいテクノジーについて、以下のような多くのメリットを見出しました。

シンプルで柔軟な取付け
DCSへのシンプルな統合
安定した高速のイーサネット通信
プロセスの高い可用性
プラグアンドプレイの機器交換
2ndチャンネルでのデータエクスポート

Ethernet-APL製品ラインナップ

プロセス産業向け Ethernet-APL フィールドデバイス

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シンプルな製品
選定、設置、操作が簡単

技術的卓越性

シンプルさ

FLEXとは？

標準的製品
高い信頼性と堅牢性、容易なメンテナンス

技術的卓越性

シンプルさ

FLEXとは？

ハイエンド製品
高性能で高い利便性

技術的卓越性

シンプルさ

FLEXとは？

特殊仕様の製品
要件の厳しいアプリケーション向けに設計

技術的卓越性

シンプルさ

高い柔軟性

FLEXとは？

FLEX セレクション	技術的卓越性	シンプルさ
F L E X Fundamental セレクション基本的な測定要件に対応	技術的卓越性	シンプルさ
F L E X Lean セレクションコアプロセスの要件に対応	技術的卓越性	シンプルさ
F L E X Extended セレクション革新的な技術でプロセスを最適化	技術的卓越性	シンプルさ
F L E X Xpert セレクション最も困難なアプリケーションにも対応	技術的卓越性	シンプルさ高い柔軟性

FLEXセレクションの詳細

Liquiphant FTL51B - 音叉式

Liquiphant FTL51B - デジタル、シンプルかつ高い安全性

あらゆる液体測定物に対応する音叉式レベルスイッチ

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新しいLiquiphant FTL62 - 音叉式

Liquiphant FTL62 - 腐食性の高い測定物用に最適

ポンプ移送可能な腐食性の高い液体用レベルスイッチ

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新しいLiquiphant FTL64 - 音叉式

Liquiphant FTL64 - 高温でも信頼性の高い検知を提供

ポンプ移送可能な高温の液体用レベルスイッチ

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コリオリ流量計 - Proline Promass F 300

Proline Promass F 300
コリオリ流量計

一体型でアクセスしやすい変換器を備えた高精度かつ堅牢な流量計

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水処理・廃水処理産業用のProline Promag W 300 / 5W3B電磁流量計の写真

Proline Promag W 300
電磁流量計

厳しい水処理・排水処理アプリケーションに対応可能な一体型でアクセスしやすい変換器を備えたスペシャリスト

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渦流量計 Proline Prowirl F 200(7F2C) - ユーティリティ

Proline Prowirl F 200
渦流量計

湿り蒸気検出機能と最高クラスの測定精度を備えた多用途な流量計

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Micropilot FMR62B – 製品写真

Micropilot FMR62B – 80 GHzレーダーセンサ

プロセスに役立つインテリジェントな安全性

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Ethernet APL対応のiTEMP TMT86ヘッド組込型温度伝送器

iTEMP TMT86
温度伝送器

危険なエリアで使用可能で、2つのユニバーサルセンサー入力とEthernet-APL™を備えた、ヘッド型またはフィールドデバイスとしてのPROFINET®温度伝送器

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Deltabar PMD75B

Deltabar PMD75B - 差圧伝送器

導圧管の詰まりなど、プロセスの異常を検出するインテリジェントな圧力伝送器

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Cerabar PMC71B - 圧力伝送器

Cerabar PMC71B - 圧力伝送器

ループ特性の変化など、プロセスの異常を検出するインテリジェントな圧力伝送器です。

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Ethernet-APL製品ラインナップ

サニタリ産業向けのEthernet-APLフィールド機器

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Liquiphant FTL63 – 製品写真

Liquiphant FTL63 – サニタリ仕様の液体用レベルリミットスイッチ

フィールドでの実績があり、使いやすく、サニタリアプリケーションに最適です。

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コリオリ流量計 - Proline Promass S 300

Proline Promass S 300
コリオリ流量計

一体型でアクセスしやすい変換器を備え、洗浄性に優れた、自己排水可能なシングルチューブ流量計測システム

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製品写真：Proline Promass U 500

Proline Promass U 500
コリオリ流量計

バイオテクノロジーアプリケーション向けでは初の高性能シングルユース流量計、cGMPに準拠、最大4つのI/Oを搭載

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電磁流量計 - Proline Promag H 300。食品・飲料および製薬産業に最適な電磁流量計

Proline Promag H 300
電磁流量計

一体型でアクセスしやすい変換器を備えたサニタリアプリケーション用流量計

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渦流量計 Proline Prowirl F 200(7F2C) - ユーティリティ

Proline Prowirl F 200
渦流量計

湿り蒸気検出機能と最高クラスの測定精度を備えた多用途な流量計

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Micropilot FMR63B – 製品写真

Micropilot FMR63B – 80 GHzレーダーセンサ

サニタリアプリケーション専用の機器によりさらにシンプルに

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Ethernet APL対応のiTEMP TMT86ヘッド組込型温度伝送器

iTEMP TMT86
温度伝送器

危険なエリアで使用可能で、2つのユニバーサルセンサー入力とEthernet-APL™を備えた、ヘッド型またはフィールドデバイスとしてのPROFINET®温度伝送器

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Deltabar PMD55B - 差圧伝送器

Deltabar PMD55B - 差圧伝送器

液体および気体の差圧監視に対応する金属製メンブレンを搭載したインテリジェントな伝送器です。

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Cerabar PMP51B - 圧力伝送器

Cerabar PMP51B - 圧力伝送器

液体および気体の高精度測定に対応する金属製メンブレンを搭載したインテリジェントな圧力伝送器

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Ethernet-APL製品ラインナップ

アセット管理および機器設定ツール

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FieldCare SFE500 - ユニバーサル機器設定

FieldCare SFE500

ユニバーサル機器設定

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機器設定用タブレット端末Field Xpert SMT50B

Field Xpert SMT50B

非危険場所（非防爆）での機器設定を目的とした産業用タブレット

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タブレットPC Field Xpert SMT70B

Field Xpert SMT70B

機器設定にも対応したユニバーサルな高性能タブレットPC

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Ethernet-APL製品ラインナップ

Netilion、IIoTエコシステム

アセットヘルスを監視するIIoTデジタルサービスNetilion Healthの概要

製品

Netilion Health

Netilion Healthはデジタルアセットヘルス管理サービスです。IIoT技術により、いつでもどこからでもお使いのフィールド機器の診断情報を取得できるため、必要に応じて対応の準備を整えることができます。

IIoTベースのデジタルデータ監視サービスNetilion Value

製品

Netilion Value

Netilion Valueは、IIoTベースのデータ監視サービスであり、どこからでも測定値にアクセスし、リアルタイムで設備を追跡することができます。

デジタルサービスNetilion Analytics - IIoTベースの資産ライフサイクル管理サービス

製品

Netilion Analytics

Netilion Analyticsは、IIoTを利用してプラント内の機器のライフサイクルを管理するためのデジタルサービスです。

エッジデバイス FieldEdge SGC500

会社案内

FieldEdge SGC500

FieldEdge SGC500は、プラントのフィールド機器とNetilionクラウドの接続を実現します。

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Ethernet-APLについてのよくある質問

Ethernet-APLネットワークの構築にはどのようなコンポーネントが必要ですか？

PLC/DCS：すでに多くの共通システムが、PROFINETなどの産業用イーサネットプロトコルでの動作に対応しています。

Ethernet-APLスイッチ：プラントの要件やネットワークトポロジによっては、現場に接続するためのEthernet-APL対応フィールドスイッチ、電源スイッチ、またはその両方が必要となる場合があります。現在のところ、個別に電源供給されるEthernet-APLスイッチが一般的です。

Ethernet-APLフィールド機器：スイッチに接続する、Ethernet-APLテクノロジーに対応したセンサやアクチュエータが必要になります。複数のテクノロジーが混在したネットワークトポロジを構成することで、Ethernet-APL接続を搭載していない機器にも対応できます。

ケーブル：Ethernet-APLコンポーネントを相互に接続するために、IEC 61158-2で仕様が定められているフィールドバスケーブルタイプAが必要です。このケーブルはEthernet-APL仕様のすべての要件を満たし、最大ケーブル長をサポートしています。

Ethernet-APLは、PROFINET、EtherNet/IP、Modbus TCPなどの産業用イーサネットプロトコルとどのように連携しますか？

プロセスオートメーション専用に設計されたEthernet-APLは、1本のケーブルによって電力とデータを現場に伝送するイーサネット用の高度な物理層であり、危険場所であっても使用できます。

プロトコルはISO OSIモデルに準拠しており、上位層はこの物理層に依存しません。このため、あらゆるイーサネットプロトコルや標準的なイーサネットアプリケーションをEthernet-APLと併用できます。

Endress+HauserはPROFINET、EtherNet/IP、Modbus TCPの順に対応を進めています。PROFINETおよびEtherNet/IPには、仕様に基づいた機器プロファイル、複数の冗長化メカニズム、およびセキュリティや安全に関するソリューションが用意されています。Modbus TCPは簡単に統合できますが、標準化には制約があります。

Ethernet-APLは機能安全アプリケーションに使用できますか？

はい。上位のソフトウェアスタックが要件に対応するため、使用できます。PROFINETには、長きにわたってファクトリーオートメーションで実証されている「ブラックチャンネル」原理や、「PROFIsafe」と呼ばれるソフトウェア層が実装されています。

詳細については、公式のホワイトペーパー「Ethernet-APL for high-availability safety applications」をご覧ください。

パラメータ設定やトラブルシューティングを行う際に、Ethernet-APLフィールド機器にどのようにアクセスすればよいですか？

エンジニアリングシステム：制御やHMI操作を行う場合は、GSDデバイスドライバを使用します。GSDデバイスドライバは、NAMUR NE131コアパラメータ、およびNAMUR NE107準拠の診断情報を提供します。

アセット管理：この場合も、デバイスドライバを使用します。Endress+Hauserは各Ethernet-APL機器に対して、最新のデバイスドライバテクノロジーであるFDIパッケージを提供しています。

ネットワーク経由のP2P：すべてのEndress+Hauser製Ethernet-APL機器にはWebサーバーが搭載されており、設定、診断、およびレポート作成にアクセスできます。標準のウェブブラウザから機器のIPアドレスにアクセスするだけで開始できます。Webサーバー機能は、必要に応じて無効化できます。

ローカルでのP2P：すべてのEndress+Hauser製Ethernet-APL機器には、直接接続のためのローカルインターフェースが搭載されています。機器に応じて、サービスインターフェース（CDI）、Bluetooth、または現場表示機から機器にアクセスできます。

プラントでEthernet-APLの使用を開始するにはどうすれば良いですか？

Ethernet-APLネットワークは特定のコンポーネントを必要とするため、プロジェクトがグリーンフィールドかブラウンフィールドかによって対応が異なります。

グリーンフィールド：Ethernet-APLトポロジを一からセットアップして調整する方が断然簡単です。ただし、Ethernet-APL非対応の機器タイプが必要な場合は、若干の作業が発生します。

Ethernet-APLフィールドスイッチは、1台でPROFINET-APL機器とPROFIBUS PA機器の両方をサポートします。また、アナログ信号やHART機器は、イーサネット対応のリモートIO経由でイーサネットバックボーンに統合できます。

ブラウンフィールド：現在、お客様のプラントでは何が使用されているでしょうか？マーシャリングラックに設置された中央IOでしょうか？PROFIBUS DPに統合されたリモートIO、またはFOUNDATIONフィールドバスでしょうか？それとも、それ以外の何かでしょうか？

いずれの場合もEthernet-APLに移行可能ですが、それを最もコスト効率よく行う方法を見つける必要があります。プラントの近代化や拡張、またはフェーズアウトのタイミングが、Ethernet-APLへの移行を検討する絶好の機会です。

リモートIO、ジャンクションボックス、またはフィールドバリアをEthernet-APLフィールドスイッチと交換できます。また、トランク/スパー型トポロジの場合はフィールドバスタイプAに、スター型トポロジの場合はイーサネット/光ファイバーにケーブルを交換します。お使いのコントローラがPROFINETなどの産業用イーサネットインターフェースをサポートしていれば、設定に時間はかかりません。

現在のプラントやプロジェクト向けのEthernet-APLに関する詳細情報はどこで入手できますか？

詳細情報については、公式の「Ethernet-APLエンジニアリングガイドライン」をご覧ください。また、弊社のテクノロジートレーニングサービスもご確認ください。

より詳細な情報について

弊社のコンサルタントがお客様の疑問にすべてお答えします。

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