Dr.-Ing. Thomas Tauchnitz, Chefredakteur Industry des atp magazins, stellt die Ergebnisse einer Studie zur Wirtschaftlichkeit von Ethernet-APL vor.

Technologievorsprung ist gut – aber lohnt er sich auch wirtschaftlich?

Über die technologischen Vorteile von Ethernet-APL haben wir schon oft berichtet, sowohl im atp magazin als auch im atp weekly. Kurz zusammengefasst: APL kombiniert die Vorteile von 4…20 mA (eigensicher für Explosionsschutz, lange zulässige Kabellängen, Speisung der Geräte, Zweidrahtverkabelung) mit den Vorteilen der IT (Ethernet-Protokoll, sehr hohe Datenraten, einfache Verkabelung und Adressierung). Doch wie sieht der wirtschaftliche Vergleich von Stromsignal und Ethernet-APL aus?

Zur Beantwortung dieser Frage haben Bayer, Covestro, Currenta und Lanxess das PLT-Labor der Technischen Hochschule Köln von Prof. Norbert Große mit einer Studie beauftragt. Die Studie wird im kommenden atp magazin 5/2025, das am 22. Mai erscheint, im Detail dargestellt. Arbeitsgrundlage war ein typisches Mengengerüst, das die NAMUR APL Task Force definiert hatte. Verglichen wurden drei Lösungen:

• Variante A: 4…20 mA-Stromsignal mit HART, Verkabelung über Rangierverteiler und Stammkabel
• Variante B: 4…20 mA-Stromsignal mit HART, Verwendung von Remote-I/O-Systemen im Feld
• Variante C: Ethernet-APL, Verwendung von APL-Fieldswitches, zusätzlich Remote-I/O für verbleibende Binärgeräte ohne Ethernet-APL

Praxisnahe Studie: So wurde gerechnet

Bei den Investitionskosten wurden neben den Hardware-Kosten auch die Aufwendungen für Engineering, Installation, Integration und Inbetriebnahme berücksichtigt:

Die wichtigsten Ergebnisse der Studie

• Bei den Hardwarekosten ist Ethernet-APL um 5 % teurer als die Lösung mit Remote I/Os durch Mehrkosten der APL-Geräte und die benötigten APL-Switches. Die Variante mit Stammkabeln bleibt allerdings die teuerste Lösung.
• Bei den Schaltraumkosten ist die Stammkabel-Lösung naturgemäß viel teurer als Remote I/O und Ethernet-APL.
• Im Engineering ist APL günstig, weil keine PLT-Stellenpläne zu erstellen sind und wegen der Verpolungssicherheit auch Adern nicht mehr einzeln dokumentiert werden müssen. Insofern reicht eine PLT-Stellenliste, die nur die APL-Switches und Ports definiert.
• Bei der Installation ist der Preisunterschied zwischen den Varianten B und C nur geringfügig, APL erfordert im Gegensatz zu Remote-I/Os eine beidseitige Erdung.
• Bei der Integration ist Ethernet-APL deutlich günstiger als die beiden anderen Varianten, hier wirkt sich vor allem die hohe Datenrate beschleunigend aus.
• Die größte relative Einsparung durch Ethernet-APL, immerhin 85 %, ergibt sich bei der Inbetriebnahme. Da eine vollständige Datentransparenz und eine einfache Verkabelung vorliegen, gibt es wenig Fehlerquellen und eine schnelle Diagnose.

Wo Ethernet-APL wirtschaftlich punktet

In der Summe ergibt sich, dass die neue Technologie preisgleich mit der Lösung mit Remote-I/Os im Feld ist. Die geringfügig höheren Beschaffungskosten der Hardware werden durch die deutlichen Vorteile bei Engineering, Installation, Integration und insbesondere Inbetriebnahme ausgeglichen. Obwohl der Kostenvergleich der Studie nur die Investitionskosten berücksichtigt, werden Vorteile auch in der Betriebsphase von Ethernet-APL genannt: Einheitliche Gerätedaten dank PA-DIM, erweiterte Diagnosemöglichkeiten, ein erleichtertes Plug-and-Produce und sehr einfacher Gerätetausch.

Ich ergänze noch: Im Lebenszyklus wirken sich die Preisvorteile bei Engineering, Installation, Integration und Inbetriebnahme bei jeder Änderung und Ergänzung aus, während die höheren Gerätekosten abnehmen werden. Eine Studie für einen langjährigen Lebenszyklus würde also noch stärker für Ethernet-APL sprechen.

Nachdem diese Studie die Wirtschaftlichkeit von Ethernet-APL nachgewiesen hat und die technischen Vorteile des „mit Ethernet-Geschwindigkeit ins Feld“ allgemein anerkannt sind, kann ich nur empfehlen:

„Neuanlagen und größere Erweiterungen immer mit Ethernet-APL!“

So viel vorweg. Wer tiefer ins Detail gehen möchte, liest die Ausgabe 5 des atp magazins, das kommende Woche Donnerstag erscheint.

Dr.-Ing. Thomas Tauchnitz
Chefredakteur Industry atp magazin
atp@TAUTOMATION.consulting