以太网-APL
以太网-APL(高级物理层)是一种物理层规范,旨在将以太网技术引入包括危险区域在内的工艺装置现场层级。它以 IEEE 802.3cg (10BASE-T1L) 为基础,并根据过程工业的要求进行了扩展,集成的供电功能可支持高速长距离的两线制以太网通信。
对于操作人员而言,这意味着从控制室到现场设备的无缝连接、对过程和诊断数据的更多访问,并简化了与装置网络的集成。
以太网-APL 的主要优势
单对双绞线电缆,同时用于供电和数据传输
长距离电缆:从现场交换机到现场设备,干线最长 1000 米,支线最长 200 米
10 Mbit/s 高速传输速率
本质安全型,可安装在 Zone 0/1/2 和 Division 1/2 危险区域
与标准的以太网协议(如,基于 APL 的 PROFINET)兼容
什么是 Ethernet-APL?
Ethernet-APL 扩展了 10BASE-T1L 单对双绞线以太网标准,其规格专为过程自动化量身而定制。这包括本质安全概念、长距离电缆,以及在恶劣环境中的稳健运行。它采用主干和支线拓扑结构,通过支线连接现场交换机和设备,同时保持长距离供电主干网。
电源和通信共用一根双绞线屏蔽电缆,从而减少了安装工作量,并可利旧现有的总线电缆。虽然 APL 通常用于真正的两线制现场设备,但也可用于加载外部电源的四线制设备。因此,Ethernet-APL 同时适用于新安装场景和升级改造项目。
可用于危险区域
Ethernet-APL 的一大特点是可以为危险区域中的仪表提供电源和高速数据,同时满足本质安全要求。设备可直接安装在 Zone 0/1/2 和 Division 1/2 区域 — 装置设计更加简单,并减少了对额外防护设备的需求。以太网-APL 所采用的本质安全方式,被定义为可在符合要求的设备和基础设施之间相互操作。
协议与集成
如今,Ethernet-APL 实现了在现场层级直接使用 PROFINET,支持高级诊断、参数设置以及与过程控制系统的集成。基于以太网也意味着支持其他协议,为未来采用 OPC UA 和其他面向 IIoT 的数据交换模型奠定了基础。这符合并行数据访问的 NAMUR 开放架构(NOA)原则。
运行与设计的优势
与传统的 4-20 mA/HART 或现场总线系统相比,以太网-APL 具有以下优势:
提高数据可用性,包括多变量数据和诊断信息
调试更便捷,网络配置更简单
实现 IT/OT 融合的标准化以太网基础设施
通过远程更新和配置,生命周期管理更轻松
电缆同时支持供电与数据传输,降低布线的复杂性
科隆实践
搭载 MFC 400 转换器的 OPTIMASS X400 质量流量计,将是科隆首个搭载以太网-APL 技术的产品系列。该实践始于欧洲、中东和非洲地区,然后拓展到亚洲和美国。借助以太网-APL,OPTIMASS X400 将为过程自动化提供直接的以太网连接,加强与装置网络的集成,并在危险区域实现强大的诊断功能。
相较于 4-20mA,APL 的功率裕度能够覆盖众多的两线制产品,但不足以涵盖所有应用,包括大口径仪表和复杂工况下的流体。因此,科隆将陆续为高端的四线制 xFC 400 系列转换器集成 APL 技术,MFC 400 正是我们的首发产品。