Ethernet-APL推动流程工业现场网络的升级

2026-04-14

本文深入阐述了Ethernet-APL技术如何解决流程工业现场级网络连接的固有瓶颈，推动数字化转型。相比传统现场总线（如Proﬁbus PA，速率仅31.25 kbit/s），Ethernet-APL在单一两线制电缆上实现了长达1000米、速率10 Mbit/s的双向高速传输，并通过2-WISE（两线制本安以太网）技术满足本质安全防爆要求，可直接应用于危险区域。它采用单一以太网协议实现从现场仪表到控制层的端到端联网，消除了传统架构所需的多协议网关，简化了网络结构。文章以Lapp缆普电缆公司开发的专用电缆为例，说明了其技术实现与行业应用。Ethernet-APL为流程工业带来了更高的性能、更强的数字化能力与安全保障，是现场网络升级的关键技术。

Ethernet-APL改变了之前现场级网络连接的固有规定，尤其适用于流程工业。它采用单一协议实现端到端联网，可在长达1 000 m的电缆长度线路上实现高速传输，同时也具备本质安全性，适用于潜在爆炸区域。

本文刊登于PROCESS《流程工业》2024年第03期，原文标题《Ethernet-APL推动流程工业现场网络的升级》。本文作者Friederike Schmidt，本文作者系

Lapp缆普电缆公司项目经理。

本文被引格式 [1]Stephan D .化学回收成为电池废料回收主流方式[J].流程工业,2024,(11):14-16.欢迎引用。

如今，生产设备之间已实现了高度互联，只有这样才能充分利用工业4.0的诸多优势，例如提高工艺效率、提升质量或围绕预测性维护展开新的商业模式。以太网通常是首选技术，因为它能提供以标准化协议提供高传输速率，覆盖自动化金字塔的各个层面：从操作层面的ERP系统、生产车间到控制层的控制柜，直到现场总线控制系统，即将现场的所有传感器、变送器及执行元件用一根单独的总线（即现场总线）连接起来，传统的现场总线系统仍然占主导地位，至少在流程工业中是这样。

以Proﬁbus PA为例，它的传输速度极慢，最高只能达到31.25 kbit/s，并且需要网关来将现场总线协议转换为以太网协议，以便可以在自动化金字塔的更高层次处理信息。工业生产者为什么如此坚持不懈地坚持使用传统技术，可能是怀疑以太网不能满足现场层的所有要求，比如紧凑的设计、超过100 m的电缆长度以及是否有爆炸防护功能。

有了以太网高级物理层，这些异议不再存在。Ethernet-APL通过增加以太网物理层来扩展重要功能：允许双向通信，距离可达1 000 m，速度可达10Mbit/s，并为连接的设备供电。Ethernet-APL支持任何基于以太网的协议。因此，包括OPC Foundation和Profibus/Profinet International在内的几个用户组织正在共同积极推动Ethernet-APL的发展。

以太网如何进入爆炸危险区？

在流程行业中尤其是那些拥有爆炸危险设备的企业，对Ethernet-APL特别感兴趣。对他们来说，“传统”的以太网过去是禁忌，因为它无法提供足够的防火和防爆保护。新的通信协议补充了这一点，并规定了很高的防爆要求。这意味着电缆中存储的能量将受到限制，并且不得产生火花。此外，电容和电感等电缆的电气参数受到了严格限制，同时具有良好的屏蔽性能，可以阻挡干扰信号的影响。

在特别易爆易燃危险区域，整个装置都应该具备防爆安全保护。即使在电缆被切断或在运行中更换有缺陷的设备时，也不应该产生火花而导致火灾发生。针对Ethernet-APL支线的新本质安全概念称为2-WISE（2线制本安以太网），这个缩写全称是Two-Wire Intrinsically Safe Ethernet即IEC TS 60079-47国际技术规范。2-WISE为本质安全的Ethernet-APL制定了严格的规范，包括组件的技术特性以及网络的设计、安装和文档编制。

Ethernet-APL是基于10BASE-T1L单对以太网（SPE）的一种增强型物理层，只使用两根线缆即可完成对数据和电力的传输，而且速度很快。因此所需空间更少，这使得在狭窄的机器中的安装更加容易。

与化学工业同行

Lapp缆普电缆公司（以下简称“缆普电缆”）是单对以太网领域的先驱之一，并通过与一些标准委员会在Ethernet-APL方面进行了合作。作为可以提供综合解决方案、品牌化线缆产品以及连接技术的全球领先供应商，缆普电缆专注于电缆和连接技术领域，在2023年SPS展会上展示了两款用于Ethernet-APL的电缆产品：EtherlineT1LYFC 1×2×18/1 AWG 和EtherlineT1LY1×2×18/7 AWG。两款产品均符合ISO/IEC 11801和EN 50173标准，以及IEC-61156-13CD的传输特性要求，并获得了UL认证，因此适用于在北美地区使用，这对于出口型企业来说是一个巨大的优势。这两款电缆产品适用于长达1 000 m的距离，具有阻燃、抗紫外线老化和耐油等优点。

Ethernet-APL规定了电缆使用蓝色护套

另外这两款产品均可通过数据线供电（Power over Dataline，PoDL），功率可达92 W。两者均采用缆普电缆开发的Fast-Connect设计，因此易于剥离和安装。唯一的区别在于Etherline T1L Y FC 1×2×18/1 AWG采用了固定安装的实心导线，而Etherline T1L Y 1×2×18/7 AWG具有7股导线结构，适合于偶尔移动的应用。为确保线缆的实用性，它们根据德国一家领先的化学企业的要求，进行了开发和共同测试。

自动化为流程工业带来更多可能性

从外观上看，这两款电缆与传统的以太网或Profinet电缆有所不同，因为它们都采用蓝色护套，这是因为Ethernet-APL协议规定了电缆使用蓝色护套。内部也与传统的SPE电缆有所不同，导线直径、双绞线的绞合、绝缘层的厚度等参数都需要进行调整，以满足对内在爆炸防护的要求。缆普电缆的工业通信产品经理Christian Illenseer说：“把所有这些参数调整到一个和谐的状态下，以满足Ethernet-APL的要求，这是一门艺术。”

当涉及尽可能多的不同应用场景时，缆普电缆这两款产品优劣自然分明，不过也具有通用性，例如得益于获得过很多认证，这两款电缆可以广泛应用于开放式电缆平台中。流程工业中的生产商和设备商现在都应该重视Ethernet-APL，Christian Illenseer建议道：“Ethernet-APL是现场级的升级，为流程工业生产带来了更高性能和更多的数字化机会，同时确保了最大的安全性。”

在数字化转型的浪潮中，工业通信正在经历一场深刻的变革。 Ethernet-APL技术的出现，打破了传统仪表与高速网络之间的壁垒。《流程工业》特邀ABB测量与分析技术开发与应用领域的专家和您深入分享这一业界关注的技术发展进展。

本次直播将带你全面了解这一关键技术，以及它将如何重塑工业现场的未来。

直播时间：2026年4月21日（周二）下午14:00-15:00

扫码免费报名预约线上直播

报名有好礼

长按二维码识别