什么是APL

APL（Advanced Physical Layer）的意思是高級(jí)物理層。提供了基于單對(duì)以太網(wǎng)的增強(qiáng)物理層，它基于IEEE和IEC標(biāo)準(zhǔn)，提供到現(xiàn)場(chǎng)的雙線以太網(wǎng)連接，主要用于將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(傳感器和執(zhí)行器)連接到控制網(wǎng)絡(luò)。APL可以支持各種高階以太網(wǎng)通信協(xié)議，滿足過(guò)程裝置可靠運(yùn)行的要求，并規(guī)定了以太網(wǎng)通信在流程工業(yè)變送器和執(zhí)行器上的應(yīng)用細(xì)節(jié)，如規(guī)定了連接線長(zhǎng)度、在危險(xiǎn)場(chǎng)所使用的實(shí)施方法等，使得過(guò)程自動(dòng)化設(shè)施可以在危險(xiǎn)區(qū)域部署并支持高速應(yīng)用。

APL發(fā)展進(jìn)程

 ●   2015年，曾演示過(guò)使用Ethernet-APL技術(shù)過(guò)程工廠架構(gòu)的微型版本。

 ●   2018年，主要流程工業(yè)供應(yīng)商簽署了一項(xiàng)開(kāi)發(fā)Ethernet-APL技術(shù)的協(xié)議，稱為“APL項(xiàng)目”。這項(xiàng)工作得到了領(lǐng)先的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的4個(gè)組織FieldComm Group、Profibus & Profinet International (PI)、ODVA和OPC Foundation主要合作的自動(dòng)化廠商有：ABB、艾默生、Endress+Hauser、Krohne、菲尼克斯電氣、羅克韋爾、倍加福、SAMSON、西門(mén)子、Stahl、Vega和橫河。

 ●  2019年底的NAMUR大會(huì)和2020年2月的ARC論壇上，菲尼克斯電氣公司通過(guò)演示設(shè)備展示了Ethernet-APL交換機(jī)的首批可用原型。依托Ethernet-APL交換機(jī)和PLCnextTechnology、NAMUR設(shè)備與“APL項(xiàng)目”合作伙伴ABB、Endress+Hauser、Krohne及SAMSON使用PROFINET協(xié)議將數(shù)據(jù)連接至HMI和云端。“APL項(xiàng)目”團(tuán)隊(duì)還與半導(dǎo)體制造商合作，為Ethernet-APL提供10BASE-T1L所需的芯片。此外，12個(gè)“APL項(xiàng)目”行業(yè)合作伙伴正在完成即將上市的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

 ●  2021年6月根據(jù)Ethernet-APL項(xiàng)目負(fù)責(zé)人發(fā)布的新聞聲明，正式推出Ethernet-APL技術(shù)并發(fā)布規(guī)格、工程指南和一致性測(cè)試計(jì)劃，最終用戶現(xiàn)在可以期待來(lái)自領(lǐng)先供應(yīng)商的組件，第一批產(chǎn)品現(xiàn)在可以從選定的供應(yīng)商處獲得。

 ●  2021年7月15~16日在德國(guó)法蘭克福舉辦了ACHEMA Pulse阿赫瑪展會(huì)，這是全球化工、制藥工業(yè)、生物技術(shù)領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的盛會(huì)，在展會(huì)的在線互動(dòng)平臺(tái)上舉行了涉及Ethernet-APL技術(shù)多廠商的演示，以數(shù)字化方式展示了不同產(chǎn)品廠商和網(wǎng)絡(luò)的參與，強(qiáng)調(diào)了Ethernet-APL將為終端用戶提供的多種選擇和互操作性。德國(guó)Softing Industrial Automation公司推出commModule APL全新硬件模塊，可實(shí)現(xiàn)與Ethernet-APL的連接，并提供能輕松配置的可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需功能的應(yīng)用軟件，可以支持設(shè)備制造商將現(xiàn)有的HART和Modbus現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)換成Ethernet-APL現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。倍加福(Pepperl+Fuchs)公司也推出了多種規(guī)格(8、16、24接入口)的Ethernet-APL現(xiàn)場(chǎng)交換機(jī)，可接入24臺(tái)Ethernet-APL現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)交換機(jī)。

Ethernet-APL技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

   ●  成本低

目前市場(chǎng)上流行的總線傳輸方式，如HART、FF、PA等均需要配備網(wǎng)關(guān)類設(shè)備(如耦合器、網(wǎng)關(guān)等)，而使用Ethernet-APL技術(shù)，通過(guò)交換機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)了分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)訪問(wèn)。這也簡(jiǎn)化了使用的難度，降低了設(shè)計(jì)成本。

   ●  通信速度快

傳統(tǒng)的總線設(shè)備通信速度普遍偏低，如HART總線的通信速率為1.2kbps ，F(xiàn)F總線的通信速率為31.25kbps ，Ethernet-APL的通信速率可以達(dá)到10Mbps。

   ●  通信距離遠(yuǎn)

Ethernet-APL技術(shù)可將通信距離拉長(zhǎng)到1000m甚至更遠(yuǎn)，并以極低的功耗和極高的可靠性與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接。

   ●  功率大

Ethernet-APL可以在非防爆應(yīng)用中提供高達(dá)500mW的功率，在防爆應(yīng)用中提供60W的功率，這大大提升了以往的功率限制，意味著更多設(shè)備、更多功能能夠被使用。Ethernet-APL技術(shù)的普及將極大提升測(cè)量及數(shù)據(jù)處理的能力。

   ●  現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單

Ethernet-APL技術(shù)的10BASE-T1L標(biāo)準(zhǔn)定義了信道模型，該通道模型非常適合現(xiàn)場(chǎng)總線電纜，某些已安裝的電流為4-20mA設(shè)備的電纜有可能在轉(zhuǎn)換成Ethernet-APL技術(shù)時(shí)重復(fù)使用。與更復(fù)雜的電纜相比，單根雙絞線電纜成本低，尺寸小并且更易于安裝。在大多數(shù)情況下由于雙絞線電纜的兩端均可配接頭，安裝接線非常簡(jiǎn)便。

  ●   防爆區(qū)域

Ethernet-APL支持兩種電壓峰值模式，一種是1000m線纜的2.4V峰值，一種是200m距離的1.0V峰值。1.0V峰值的模式意味著Ethernet-APL技術(shù)滿足了嚴(yán)格的最大能量限制，所以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能夠在防爆區(qū)域中安裝使用。

結(jié)束語(yǔ)

雖然Ethernet-APL技術(shù)2021年才正式發(fā)布，它對(duì)現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是無(wú)可比擬的，能夠提高對(duì)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)信息高效傳輸和應(yīng)用的需求。必將在未來(lái)的過(guò)程控制總線中占據(jù)主導(dǎo)地位。