以太网到现场
基于Ethernet-APL实现以太网到现场 —— 智能、快速、数字通信
过程自动化企业力争高效工程实施和工厂设计。快速开车和调试,高效生产出高质量的产品都是核心关注。数字化转型和工业4.0基于现场有用数据优化工艺流程。现场级连接和数据访问至关重要。迄今为止,仍存在低速度、有限带宽、复杂协议转换等应用局限性。
权威标准化组织同Endress+Hauser等多家主要行业合作伙伴通力合作,基于流程工业的实际需求,共同制定先进以太网物理层标准 —— Ethernet-APL。Ethernet-APL技术采用开放式标准架构,面向未来,服务工业物联网(IIoT)应用。
©Endress+Hauser
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Ethernet-APL在实施过程控制的同时赋能数字化服务
Ethernet-APL在实施过程控制的同时赋能数字化服务
借助Ethernet-APL,流程工厂可实现全面数字化,惠及全生命周期。Ethernet-APL增强标准以太网功能,旨在满足流程工业的严苛要求,比如长距离电缆传输、简易安装,以及危险区的本安要求。使用两线制电缆同时实现高速通信和供电,因此适合测量传感器等现场层设备。通过以太网连接现场设备,允许用户完整访问过程和监控参数、诊断信息,以及多设备“批次就绪”状态验证等高级功能。
工程设计的优势(聚焦CAPEX资本性支出):
专为过程自动化打造: 针对过程应用和卫生环境的特殊需求设计,降低了系统集成复杂度。简化基础设施: 通过单根两线制电缆实现数据通信和供电,大幅降低了布线和安装工作量。灵活拓扑架构: 支持可扩展冗余网络架构,支线长达200米,是大型工厂部署的理想选择。适用防爆危险区: 采用本安型设计,无需规避防爆区域划分的复杂计算。前瞻设计,灵活应变: 高速通信(10 Mbit/s全双工),全面兼容以太网协议。
运维的优势(聚焦OPEX运营支出):
操作安全便捷: 接线与极性无关,连接器坚固耐用,简化了安装工作,减少了出错风险, 无需手动执行回路检查。及时获取高精度数据: 实时数字化流程和数值监测(10 Mbit/s全双工通信),以及无缝IIoT集成,提供有用过程信息,助力提高整体设备效率(OEE)。高可用性和高可靠性: 冗余配置和持续诊断支持预测性维护,尽可能缩短生产中断时间。即插即用式维护: 自动设备参数设置和远程访问功能简化了开车和设备更换流程。
Secure connectivity is the backbone of cyber resilience
As IT and OT converge, Ethernet‑APL provides more than just high-speed data; it delivers secure communication through encryption and authentication, that supports defense-in-depth strategies. With robust topologies, redundancy, and secure authorized access to device diagnostics, Ethernet‑APL helps you detect anomalies faster and maintain operational continuity in an increasingly connected world.
Ethernet-APL可全面替代传统使用4...20 mA和现场总线技术的应用场景。其现场设备和基础设施特别适合流程工业 —— 主要针对新建项目,精心设计的改造项目同样适用。Ethernet-APL应用广泛,满足不同行业的多样化需求,典型应用包括:
允许访问所有测量结果和监控数据,获取附加过程质量信息 配备多测量点“批次就绪”状态验证等高级功能 支持模拟通信回路的校准 可在防爆危险区使用 进行多个测量点的资产管理 轻松查询设备诊断信息 服务监测与优化,比如使用第二 通道 / IIoT工业物联网
下载白皮书,获取详细信息
白皮书列举实际应用案例,介绍设备诊断、验证与监控的系统集成方案,对4...20 mA/HART与PROFINET over Ethernet-APL两种技术进行详细对比分析。
©BASF
巴斯夫Ethernet-APL测试实验室
应用案例
在化工行业成功验证Ethernet-APL技术
在巴斯夫(BASF)Ethernet-APL实验室中,BASF工程师历时数月对Ethernet-APL技术进行验证和评估。测试聚焦巴斯夫工厂对不同拓扑架构和应用场景的需求。同时,联合DCS系统、现场交换机和仪表制造商进行了多项压力测试。工程师团队发现新技术优势明显,优点如下:
安装灵活简单 轻松DCS集成 以太网通信稳定快速 高过程可用性 支持在线设备更换 可通过第二 通道导出数据
Ethernet-APL产品组合
流程工业专用Ethernet-APL现场设备
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Ethernet-APL产品组合
卫生行业专用Ethernet-APL现场设备
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Ethernet-APL产品组合
资产管理和设备组态设置软件
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Ethernet-APL产品组合
Netilion,IIoT工业物联网云生态系统
产品
Netilion Health是数字化资产运行状态管理服务。采用IIoT技术,随时随地可提供现场设备的诊断信息,方便用户按需采取补救措施。
产品
Netilion Value是IIoT数字化数据监测服务,允许用户随时随地查询测量结果,实时了解工厂运行情况。
产品
Netilion Analytics是IIoT数字化资产分析与管理服务,帮助用户管理工厂内的设备。
关于我们
FieldEdge SGC500将工厂中的现场设备接入至Netilion云生态系统中。
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搭建Ethernet-APL网络需要哪些组件?
PLC/DCS系统: 大多数主流系统均支持PROFINET等工业以太网协议。
Ethernet-APL交换机: 取决于工厂实际要求和网络拓扑架构,可能需要现场交换机、电源开关,或两者组合的Ethernet-APL现场连接方案。目前,独立供电的Ethernet-APL交换机最为常见。
Ethernet-APL现场设备: 需要采用Ethernet-APL技术的传感器和执行器,连接交换机。混合组网可兼容不具备原生Ethernet-APL连接功能的设备。
电缆: 需要使用符合IEC 61158-2标准的A型现场总线电缆连接Ethernet-APL网络内的组件。完全符合Ethernet-APL协议规范的要求,支持最大电缆传输距离。
Ethernet-APL如何与PROFINET、EtherNet/IP、Modbus TCP等工业以太网协议协同工作?
Ethernet-APL是以太网高级物理层技术,专门针对流程自动化设计开发。单根电缆既用作供电线,又是现场数据传输线,可以在危险区中使用。
基于ISO OSI参考模型架构,上层协议独立于物理层。因此,Ethernet-APL兼容所有以太网协议和标准以太网应用。
Endress+Hauser首先推出支持PROFINET通信的现场仪表,随后相继推出EtherNet/IP和Modbus TCP产品。PROFINET和EtherNet/IP型仪表带专用设备配置文件,支持多重冗余,提供全方位安全解决方案。Modbus TCP仪表集成简单,但标准化程度相对较低。
Ethernet-APL是否适合功能安全应用?
适合。上层软件堆栈满足相关安全要求, PROFINET基于“黑通道原则”设计,集成有“PROFIsafe”安全软件层,多年来已在工厂自动化实践中得以验证。
详细信息请查阅白皮书,服务高可用性安全应用的Ethernet-APL技术
如何访问Ethernet-APL现场设备,进行参数设置或执行故障排除?
工程设计系统: 可以使用GSD设备驱动程序进行控制和实现人机交互,程序提供符合NAMUR NE131标准的关键参数,以及符合NAMUR NE107标准的诊断信息。
资产管理: 设备驱动程序同样有效。Endress+Hauser的每一台Ethernet-APL设备都配备FDI应用软件包,内置最新版本的驱动程序。
网络点对点访问: Endress+Hauser的所有Ethernet-APL设备都自带网页服务器,支持仪表设置、诊断和报告创建。使用标准网页浏览器,输入设备IP地址,即可轻松进行访问, 也可按需禁用此功能。
本地点对点访问: Endress+Hauser的所有Ethernet-APL设备都自带现场直连接口。可以通过服务接口(CDI)、Bluetooth蓝牙或现场显示单元访问,取决于仪表的具体型号。
如何着手在我的工厂中使用Ethernet-APL?
Ethernet-APL网络需要安装特定组件,新建项目和改造项目面临不同的挑战。
新建项目: 显而易见,全新部署Ethernet-APL拓扑架构更容易。如果需要使用不支持Ethernet-APL通信的设备型号,则需另行处理。
可喜的是,Ethernet-APL现场交换机可同时支持PROFINET-APL和PROFIBUS PA设备。还可以通过以太网远程IO将模拟信号或HART设备集成至以太网主干网中。
改造项目: 现有系统有哪些组件?集中式IO机柜?集成PROFIBUS DP的远程IO?FOUNDATION Fieldbus现场总线?或其他设备?
无需考虑现场状况,都可以用Ethernet-APL替换,但需找到最具性价比的方案。工厂现代化升级、扩厂改造或停产关闭都是部署和替换Ethernet-APL的良好契机。
可以用Ethernet-APL现场交换机替换远程IO、接线箱或现场安全栅。将A型现场总线电缆更换为干线 — 支线拓扑网络,或用以太网/光纤替换星型拓扑网络。在控制器上安装工业以太网接口,比如PROFINET接口,即可快速投用!
如何获取工厂或项目部署Ethernet-APL的详细信息?
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Ethernet-APL的工程设计指南
Ethernet-APL网络架构的规划、安装和调试
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