与主要标准组织和行业伙伴的合作使被称为Ethernet-APL的新两线制本质安全物理层的技术得以实现。
Ethernet-APL技术的引入解决了通信方面的众多技术障碍。使用Ethernet-APL技术,专家们能够在危险的过程自动化设施中部署支持高速以太网的仪器。Ethernet-APL是一个新的两线制本质安全型的物理层技术,适用于要求严格的过程自动化应用。其优点包括能大幅提升通信速度,具有危险区域运行、为现场仪表供电的能力,并且能够在长电缆中运行。在过去三年里,行业中领导的标准开发组织FieldComm Group、ODVA、OPC Foundation和PROFIBUS & PROFINET International (PI),与12个主要的工业项目合作伙伴一起,在 “The APL Project” 下成功合作,为现场仪表创建了这个新的物理层解决方案。关于Ethernet-APL技术的技术规范,工程指南,一致性测试计划已由APL计划发行。终端用户现在可以期待领导供应商发布的组件。目前第一批产品现在已经可以从指定的供应商处获得。
Ethernet-APL是以10BASET-1L的单股双绞线以太网(SPE)规范为基础扩展而来的,它可以支持所有高阶以太网通信协议。通过对物理层进行修改,Ethernet-APL满足了众多必要的要求,能够在与工业过程相关的工厂中可靠运行。其中,Ethernet-APL满足的主要需求包括实现基于以太网的高速通信,能够在潜在的爆炸性区域操作,以及保证在长达1000米的电缆中工作的能力。为确保 "本质安全 "的点火保护,Ethernet-APL设备必须满足相关的电气参数。这些电气参数在IEC TS 60079-47(2-WISE或2-Wire Intrinsically Safe Ethernet)的技术规范中有所规定。
为了将以太网引入这一领域,APL项目已经进行了数年,现在我们怀着激动和期待的心情宣布第一场技术发布。“我们非常荣幸能够发布我们精心制定的技术规范和工程指南。这些指南能使Ethernet-APL技术开始为过程工厂领域带来巨大转变的过程,”APL指导委员会主席Dr. Jörg Hähniche评论道,“在APL项目内,多个标准开发和供应商组织之间高度合作,这些合作使得面向未来的以太网物理层在过程自动化中得以实现。这次的技术发布是一个关键的进展标志,来自重要的行业合作伙伴的产品正在筹备中,今后我们的开发之旅将继续进行。”
APL项目已经定义了端口配置文件,为具有或不具有爆炸危险区域保护的多个功率等级创建Ethernet-APL概念。目前已经最终确定了端口配置文件,相关内容包括功率等级、屏蔽连接选项和网段长度。同时,在设备或仪器上的标记将显示功率等级,显示设备正在作为sourcing或sinking,这将为保障从工程到操作和维护的互操作性提供一个简单的框架。工程指南和规划安装样例现在已经可以在工程指导文件中找到,它们能够支持用户利用Ethernet-APL技术设计和调试自己的网络。这有利于知识的转移,和Ethernet-APL的顺利采用。标准的以太网诊断工具将协助新的或经验丰富的仪器技术员和工程师进行日常工作,并且帮助技术人员更好地学习该技术。
作为一个单独的物理层技术,Ethernet-APL将能支持任意更高层网络协议在其上运行,包括EtherNet/IP、HART-IP、OPC UA、PROFINET等协议。APL项目中的领先标准开发组织正在以最终完成一致性测试为目的开展活动。现在公布的测试规范将保证产品的质量,测试时需要根据规范验证产品是否符合APL端口配置文件规范中定义的参数。同时,APL项目团队与半导体制造商合作,他们将会在市场上提供用于以太网-APL的10BASE-T1L Phys。此外,APL项目的12个行业伙伴正在完成相关产品的开发,这些产品不久后将在市场上销售。在德国卡尔斯鲁厄进行的ACHEMA Pulse期间,APL项目进行了一场关于Ethernet-APL的多厂商演示。展览以数字方式展示,显示了不同产品厂商和网络的在项目中的参与,突出了Ethernet-APL将为终端用户提供的多种选择和Ethernet-APL的互操作性。
Ethernet-APL发行之后,用户现在可以体验一个性能优秀的单独以太网物理层,它可以实现长缆线传输,本质安全,具有应用层面的协议支持最大产能和输出。具有一致性测试认证的产品将很快在市场上推出。用户可以通过访问ethernet-apl.org和下载 "Ethernet to the Field "白皮书了解更多关于Ethernet-APL的信息。
自建立以来,PROFIBUS和PROFINET International (PI)就致力于为过程工厂自动化提供通信技术支持。随着NAMUR发布现场级的NE 168以太网和NAMUR开放架构(NOA)日渐成熟,若要在加工厂有针对性地实现工业4.0,关于工业全面基础的要求必须被满足。为了满足这些要求,适用于现场级别的通信技术和标准化的信息模型是必不可少的。
PI把根据要求进一步发展其技术作为自己的任务。在2019年,PI采用了独立于通信的PA配置文件V4.0,在这个方向上迈出了重要的第一步。在同一时期,一些为PROFINET服务的功能也被开发,满足了过程工业的特殊要求,其中包括与其他组织合作提供的设备集成技术FDI。随着用于PROFINET的配套规范OPC UA的提供,PI已经为信息模型领域奠定了基础。在此过程中,关于设备的信息模型PA-DIM的部分是这个规范的一个重要方面。这个信息模型是PI与其他组织合作开发和完善的。此外,PI的专家正在与ECLASS e.V.合作,为PI的应用配置文件配置语义识别器(semantic identifiers)。在最近通过的白皮书"PI应用简介的语义"(“Semantics for PI Application Profiles”)中,提供了一个将简介信息转换为标准化标识符的方法,目前已经开始在PA配置文件中实施。
在本质安全领域使用一个基于以太网的,包含传感器在内的通信系统仍需要新的发展,因为在这个领域还没有合适的标准化解决方案。为此,PI及其成员发挥主导作用,与其他组织合作建立了APL项目。APL项目的目标是规范以太网-APL技术,并提供工具、基础设施和流程,以确保产品符合Ethernet-APL接口。在此背景下,PI选择了过程自动化作为其在2021年3月PI Konferenz上演讲的重点。此外,Ethernet-APL的联合成果和PI技术的进一步发展成果的概述都在ACHEMA Pulse上向广大观众展示。这些技术作为研讨会的主题,吸引了越来越多的参与者。同时,成员公司产品的市场投放正在如火如荼地进行中。在过程自动化工厂的实施领域中,PI有充分的技术和经验,已经充分做好了迎接市场挑战的准备。