Ronny Becker and Andreas Hennecke report."> 是时候从4-20mA继续前进了 - 必威betway西

是时候从4-20mA继续前进了

2021年5月20日

在过程工业中，4-20 mA技术仍然是标准。新技术需要与之相匹配，最重要的是它的简单性和可靠性。以太网- apl是一种基于10BASET1L的单对以太网(SPE)的增强物理层，看起来可以实现这一目标。罗尼贝克而且Andreas需求报告。

为了理解为什么流程行业一直在以太网解决方案方面苦苦挣扎，有必要详细了解该行业的复杂性。在过程工厂中，以太网迄今为止主要用于自动化金字塔的较高级别，很少用于现场级别。以太网在数字化和工业4.0的背景下提供了许多优势，特别是大带宽和高速，这使得访问大量数据成为可能。事实上，如果没有这些数据，现代和创新的诊断概念就不可能实现。然而，传统的以太网解决方案无法满足流程工业的要求，例如本质安全性和屏蔽2线线路上长达1公里的线路长度。

这就是为什么12个行业合作伙伴和4个用户组织——FieldComm集团、ODVA、OPC基金会和Profibus国际——共同开发了一个满足过程工业这些需求的2线以太网解决方案。该概念名为“以太网高级物理层”(现在称为以太网- apl)，于2015年建立。从那时起，IEEE和IEC标准已经建立，技术也得到了全面发展。

以太网- apl的技术发布将在2021年Achema Pulse上进行，到今年年底，用户应该会看到现成的以太网- apl设备。

在潜在爆炸环境中使用具有本质安全性的技术对过程工业提出了挑战。现场总线本质安全概念(FISCO)的引入解决了这一问题，并被证明非常成功。为了确保以太网- apl支持危险区域的本质安全，IEC PT60079-47工作组制定了2线本安以太网技术规范，称为2线本安以太网或“2-WISE”。DEKRA测试和认证有限公司的成功测试证实了这种方法。

从正式的角度来看，现在没有什么可以阻止以太网技术进入流程工业。然而，当一项新技术被引入时，在最终应用于实践之前，用户和制造商还需要做大量细致的工作。

循序渐进的
这不仅是必须考虑的技术——考虑到电磁兼容性(EMC)要求、防爆、粉尘或高温，这要求更高——而且还包括国际标准化、系统的超长使用寿命、工程指南和设备测试场景的开发。任何新技术都必须从一开始就考虑并适应新的要求:必须审查连接器并检查制造商方面的兼容性，必须设计小型温度传感器的外壳，必须考虑有限的电源，必须制定必要的测试程序。

2019年，比尔芬格工程与维护公司与倍加福公司一起启动了以太网- apl的初步测试。目标是检查技术和相关的技术飞跃。在测试设置中，倍加福现有的以太网- apl基础设施原型通过Profinet连接到当前的过程控制系统。这个设置运行了自动化系统整个生命周期中的各种用例，包括组装、设备调试，以及以太网- apl层发生故障时通信的健壮性。为此，该装置必须进行几次压力测试。此外，在新的物理层上检查了新基础设施组件(如现场和电源开关或现有电缆类型)的一般处理。总的来说，测试设置是成功的。

做出改变
在已经运行了几十年的工艺工厂中，重要的是不同代的设备能够很好地协同工作。因此，一个试点应用程序研究了这些类型的分代问题，例如，当以太网-APL现场设备和Profibus PA现场设备连接到交换机时，或者来自不同制造商的不同Profinet设备(如APL交换机、代理或远程I/O)是否可以在一个环中相互通信。

此外，还调查了将项目从Profibus迁移到Profinet所需的努力。例如，可以通过PA Profile 3.02轻松地交换PA设备，因为APL交换机上的端口使用Profibus PA和Profinet。此外，Profibus PA和Profinet在一个基础设施中永久联合运行被证明是可能的。

这使得设备更换变得容易，也使得在操作过程中从现场总线升级到以太网- apl变得容易。举几个实际的例子，如果设备不再可供购买，或者如果用户希望通过更现代的界面获得更多信息，例如，如果要更快地提供液位传感器回波曲线的生命图像，则交换在几分钟内完成。通常，调试可以更快地完成，因为可以通过基于以太网的通信自动进行寻址。此外，以太网为新的应用程序提供了机会，例如连接web服务器功能或通过OPC-UA在Namur开放体系结构(NOA)概念框架内的应用程序。由于Profibus PA和Profinet协议的相似性，甚至为此所需的控制技术的更改都是可管理的，因此易于实现。

测试者的结论是肯定的。他们得出结论，以太网- apl与Profinet有潜力最终取代4-20 mA技术。

更快更简单
优势是无可争议的。得益于以太网- apl，数据可以更安全、更容易地传输，允许使用更智能的工具。这意味着从安装和调试开始，工作流程可以大大简化。高水平的数据集成确保了更高的自动化程度，从而更快地实现。例如，在循环检查期间，新的现场设备“个人”注册。

此外，数据总是在正确的地方可用，例如在现场的手持设备上。当前的数据交换增加了数据的一致性——这可能是一个平庸的问题，但在实践中会一次又一次地出现。得益于以太网- apl，项目计划、控制或资产管理系统与仪器之间的连续数据交换成为可能。由于尚未转移的更改(例如在更换设备时)而导致的不一致现在已成为过去。

此外，快速方便的数据访问提供了对流程的更深入的了解，从而为流程优化提供了机会，例如通过智能数据分析。此外，新的维护概念是可能的，因为除其他外，现场设备可以独立报告维护需求。

不可否认，4-20 mA技术由于其坚固性和简单性而很好地服务于工业，但它不再适合未来的数字任务。应该始终记住，以太网本身并不是市场上的新技术。相反，它已经作为四线技术在许多工业控制室中试用和测试了多年。基于以太网的协议，如Profinet或EtherNet/IP被广泛应用，例如控制控制器、变频器或分析仪。以太网- apl只是物理层，现在可以用于流程工业领域，并在那里发挥其优势。

换句话说，以太网- apl不仅使过程更安全，而且还避免了数据不一致，从而提高了最终产品的质量和交付可靠性。必威官方登陆因此，许多制造商已经在评估以太网- apl在其产品中的实现，以便用户可以从更广泛的设备选择中受益。必威官方登陆加入流程工业数字化的飞跃。

Ronny Becker是Bilfinger Maintenance公司的测试工程师，Andreas Hennecke是倍加富公司现场总线技术的产品营销经理。


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