Ethernet-APL解读
特点、优势和应用
简述
- Ethernet-APL是一种先进的过程自动化通信技术，用于将以太网引入现场层。
- Ethernet-APL将以太网连接从控制层扩展至现场层，从而将现场设备直接集成至以太网网络中。
- 通过单根两线制电缆结合高速数据传输和供电能力，将智能现场设备无缝集成至工业网络中。
- Ethernet-APL将以太网连接扩展至防爆危险区和偏远环境中，为数字化转型和工业物联网应用构建标准化、稳健、面向未来的基础。
什么是Ethernet-APL？
Ethernet-APL代表高级物理层，这种技术旨在支持多种工业通信协议，包括PROFINET、EtherNet/IP、OPC-UA和HART-IP。
Ethernet-APL的开发始于2018年，是在名为“APL项目”的倡议下进行的。该项目汇聚了广泛的组织联盟，旨在改进现有的IEEE和IEC标准。方案沿用了既定标准，确保在市场上的广泛采用和互操作性。
这项技术利用屏蔽两线制电缆，通过可靠和简单的网络结构和拓扑结构实现回路供电通信功能。Ethernet-APL在全双工模式下运行，连接电缆长度可达1,000米，数据传输速率为10 Mbit/s。
Ethernet-APL的主要优势是什么？
Ethernet-APL为工业通信系统带来了显著优势：
- 协议灵活性：支持广泛使用的标准化以太网协议。
- 简化网络设置：降低设置和维护复杂性。
- 统一的IT和OT工具：实现跨域的一致化故障排除。
- 显著减少安装工作量：降低部署所需时间和成本。
- 两线制电缆：单根电缆结合数据传输与供电能力。
- 远距离传输能力：在不超过1,000米的距离范围内可靠工作。
- 防爆保护：提供危险区及本质安全评级和认证
- 电气稳定性：浪涌保护和抗电磁干扰。
- 迁移支持：允许重复使用A类现场总线电缆，轻松完成过渡。
Ethernet-APL包含哪些组成部分和拓扑结构？
Ethernet-APL支持多种拓扑结构：干线-支线或星型拓扑结构。连接采用点对点方式，仅存在于构成一个网段的各交换机之间。
每个Ethernet-APL交换机隔离各网段之间的通信，消除串扰等任何干扰。此外，还可保护通信免受来自不同网段设备的问题或干扰的影响。
您可以在此处查看适用于Ethernet-APL的技术属性：
说起交换机，我们还可通过两个方面实现拓扑灵活性。首先，我们来看电源交换机。它为一条或多条干线端口提供集供电与通信于一体的传输功能。它们均采用外部供电。
其次，我们配备现场交换机，其提供的端口可连接支线。这种情况下，可以通过干线或外部电源供电。
下图为干线-支线拓扑结构的实例：
以下是星型拓扑结构：
Ethernet-APL现场安装有多简单？
开发人员希望这项技术在业内更好地得到普及，因此他们采用了螺纹式接线端子、压簧式接线端子以及M8和M12连接器等常见连接方式。
用于部署Ethernet-APL的电缆也是广为熟知的A类现场总线电缆（100 Ω电阻，+/-20 Ω偏差），采用IEC 61158-2作为参考电缆标准，线径为26AWG至14AWG，线芯截面积为0.324至2.5 mm2。
为了减少其他技术中发生的接线错误，Ethernet-APL采用了无需区分极性的设计。现场设备之间不会相互干扰，仅可通过点对点方式进行设置。
2-WISE规范是Ethernet-APL整合的另一项特性，其定义了本安回路参数。这一概念源自FISCO。本质安全应用的所有规则都相同，因为现场工程师和技术人员已经熟悉它们。
使用向导应用程序和自动设置功能快速设置现场设备；Ethernet-APL支持高速数据传输，调试简单快速。工业平板电脑（例如Field Xpert）以及智能手机和电缆测试设备将成为现场技术人员处理数字仪表的日常工具。
Ethernet-APL和工业物联网
这项技术的开发旨在使其能直接应用于工业物联网的实际场景，从而简化过程工厂的构建、调试和运营过程。为了推动这一进程，我们借助由开放过程自动化论坛（OPAF）制定的NAMUR开放式架构（NOA）和开放过程自动化标准（O-PAS™）。
得益于工业物联网云服务（例如Endress+Hauser的Netilion工业物联网生态系统），我们很快就能实现Ethernet-APL相关应用，从而支持现场层级与云端的连接，针对诊断和预测性维护等不同用途提供合适的服务。
Ethernet-APL拓扑结构
这些应用支持OT与IT的透明集成，专注于实现统一的网络技术。敬请期待 – 我们将很快带来更多关于Ethernet-APL、应用和技术建议的信息。
