[기술분석] Ethernet-APL はプロセス自動化の「ラストマイル」を突破します – IC&Magazine

フィールドバスの限界を超える「高速データハイウェイ」…スマートプラントニューラルネットワークの構築

「Ethernet-APL」は、第4次産業革命のデータボトルネックを解決する鍵として急速に浮上しています。既存のフィールドバスの制限を超えて、高速 TCP/IP 接続を危険区域に拡張します。 (画像。ICN フューチャー テクノロジー センター、Google Gemini 提供)

データのボトルネックを解決するには…なぜ「Ethernet-APL」なのか?

[아이씨엔 우청 기자] 過去数十年にわたり、プロセス オートメーション業界は 4 ～ 20mA のアナログ信号、HART、または Profibus PA や Foundation Fieldbus などの従来のフィールドバス通信に依存してきました。これらの技術は高い安定性を誇っていましたが、第4次産業革命時代に必要とされた膨大なデータをリアルタイムに処理するには通信速度が遅く、帯域幅も狭いという致命的な限界がありました。

一般オフィスやファクトリーオートメーションで使われている標準的なイーサネットは高速ですが、「防爆」「100m以上の長距離伝送」「2線式による電源とデータの同時供給」といったプロセス産業特有の厳しい要件を満たしていません。この技術的なギャップを埋めるために、「Ethernet-APL (Advanced Physical Layer)」は、ODVA、OPC Foundation、PI、FieldComm Group などの主要な標準化団体と世界的なオートメーション企業が共同で開発した規格です。

危険地域にも広がる「高速データハイウェイ」

Ethernet-APL は既存のシングル ペア イーサネット (SPE) テクノロジーに基づいていますが、プロセス産業に特化した物理層を定義します。最大の特徴は10Mbit/sの伝送速度です。これは既存のフィールドバスの 31.25kbit/s に比べて約 300 倍高速であり、データのボトルネックを劇的に改善します。

また、最大1,000mの伝送距離に対応し、本質安全防爆認証を取得しているため、爆発の危険性のある危険場所（ゾーン0、1、2）でも安心して使用できます。これにより、現場のセンサーやアクチュエーターで生成された膨大なプロセスデータや診断データを、別途複雑なゲートウェイ変換を行うことなく、上位システムに直接送信することが可能になります。つまり、TCP/IPプロトコルがフィールドエンド機器に直接届く「完全デジタル通信」が実現されています。

ICNフューチャーテクノロジーセンターのオ・スンモ主任研究員は、「イーサネットAPLの出現は、既存の垂直的で閉鎖的な『自動化ピラミッド』構造を根本的に変えつつある」と述べた。同氏はさらに、「以前はフィールドデータをアップロードするには複雑なゲートウェイを経由する必要がありましたが、現在はすべてのデバイスが単一のネットワークに接続され、システム設計の柔軟性が最大化されるフラットなアーキテクチャに変わりつつあります。」と述べました。

IT-OT 融合と「NOA」実装の鍵

Ethernet-APLは、今後プロセスプラントのデジタルトランスフォーメーション（DX）を完成させる中核インフラとなることが期待されています。特に、欧州プロセス産業自動化ユーザー協会 (NAMUR) が提唱するオープン アーキテクチャである NOA (NAMUR Open Architecture) の実装には必須です。 NOA は、既存のコア制御チャネルに影響を与えることなく、別個の監視および最適化チャネルを通じてデータを自由に抽出して活用する概念です。

将来的には、Ethernet-APLはフィールドOT（運用技術）領域とクラウドベースのIT（情報技術）領域を物理的に統合する架け橋となる。これにより、デジタルツインの精度を高め、AIによる予知保全を実現することで、「スマートプラント」の中枢ニューラルネットワークの役割を果たすことが期待されている。

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