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APL-过程行业的以太网数据传输

2024-03-13菲尼克斯自动化

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APL(高级物理层)描述了以太网网络数据传输在物理层面的进一步发展。以太网APL既可用于小型工厂(如制药厂或化工厂),也可用于过程行业中的大型工厂。

    APL,Advanced Physical Layer,高级物理层。它描述了以太网网络数据传输在物理层面的进一步发展。

1 以太网APL的由来

图1

       传统以太网连接现场层设备的问题

       传统以太网已全面连接自动化金字塔的上部层级,但通常不适用于连接最底层的现场层。其问题在于安装往往过于复杂,最大传输距离不足,如:百兆以太网需要两对双绞线,千兆以太网需要四对双绞线传输数据,以太网设备需要额外的线缆进行供电,铜缆最大传输距离为100米等。

    过程行业应用传统现场总线的问题

    过程行业传统的现场总线如HART、PROFIBUS PA,因其传输速度低难以满足未来的需要,如:HART协议传输速率为1200bps,PROFIBUS PA协议传输速率为31.25kbps,向更高层级传输数据需要配置额外的网关,会增加额外的工作量及成本。

    APL技术标准的产生

    在当今世界自动化技术向网络化、数字化、智能化、IT与OT融合等发展的大趋势和大背景下,新的以太网技术标准呼之欲出,APL技术标准随之诞生。

2 以太网APL介绍

    以太网APL标准

    APL以单对以太网SPE为基础,是一个面向过程行业现场设备的标准。单对以太网SPE技术由各种支持不同数据速率和电缆长度的标准组成,适合多种应用场合。其中分为10BASE-T1S、10BASE-T1L、100BASE-T1及1000BASE-T1这几项标准。

图2

    以太网APL可用于易爆区域

    APL采用IEEE 802.3cg 10BASE-T1-L标准以及IEC TS 60079-47、2021-03 (2-WISE) 标准(2-WISE =两线本质安全以太网),支持本安在内的各类防爆保护措施。因此,以太网APL可用于易爆区域,并能以10 Mbps的速率实现长达1,000 m的桥接距离。

图3

3 以太网APL的特性

图4

    APL具有协议无关性

    APL可以与多种通讯协议,如:PROFINET、EtherNet/IP、OPC UA等共存。

    数据传输和供电同时进行

    APL的数据和供电可同时通过屏蔽双绞线进行传输。

    透明传输

    APL无需网关或者代理服务器即可与IT层互联。

    支持多种拓扑结构

    APL支持环形网络拓扑,支持干线/分支拓扑,干线长度可达1,000 m,分支长度可达200 m。

    恶劣环境下可用

    APL可用于防爆区域(0、1及2区)。

4 以太网APL网络拓扑架构

图5

    以太网APL既可用于小型工厂(如制药厂或化工厂),也可用于过程行业中的大型工厂。APL现场交换机可以与工业管理型交换机(如菲尼克斯2200/2300系列交换机)组成MRP环网,距离更远的应用场合可采用干线分支型拓扑结构。

责任编辑:杨培
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