特別是在ABB等全球領先自動化廠商的推動下，Ethernet-APL已經在石化行業得到先期應用。在今年的進博會上，ABB正式發布了基于Ethernet-APL的全新架構的過程自動化系統，為Ethernet-APL下一步大規模應用奠定了基礎。
 

　　在發布會上，CONTROL ENGINEERING China 也采訪了相關專家，對Ethernet-APL技術給流程工業所能帶來的價值前景和變革進行深入交流。
 

　　01  Ethernet-APL，締造流程工業“數字化基石”
 

　　在數字化轉型浪潮席卷全球的今天，數據已經成為了驅動工業創新和優化的核心要素。對于一直強調“安穩常滿優”的流程工業，從底層現場數據中挖掘價值同樣是每個企業的“必選題”。
 

　　ABB能源工業中國業務負責人范驍鵬談到，在工業4.0的時代，數據的最大化利用將直接影響到流程工業的轉型效率。但在現實當中，流程工業對數據的有效利用，往往受限于傳統網絡拓撲結構限制帶來的數據“不可視”、“不可用”乃至“不可管”等一系列困境。
 

　　傳統協議的傳輸速度慢，導致數據獲取延遲，造成了數據的“不可視”。企業的管理人員和操作人員在進行決策時，又無法使用實時、有效的數據作為依據，導致了決策的滯后，這就是“不可用”。更糟的是，傳統的數據傳輸方式導致在對大量的現場的設備儀表數據采集時，無法做到統一的管理，這會導致數據采集困難，數據存儲管理無序，數據共享協同受阻，這就是“不可管”。
 

　　石油化工專家、高級工程師李秀潔在發布會上也表示，現在國內大部分企業熱衷的數字化和智能化轉型，僅僅停留在表面上，多處于過程自動化、先進控制、報警管理等這些初級階段，現場數據的提取和高效傳輸還有很大的提升空間，控制、檢測、計量、安全等多個系統之間數據不能共享，所以從現場設備層就實現數字化對整個企業的數智化轉型至關重要。
 

　　而Ethernet-APL的應運而生，正好為流程工業實現深度轉型提供了“數字化的基石”。作為一種單對以太網技術，Ethernet-APL將以太網的優勢擴展至現場層，它一方面受益于以太網作為信息技術基石的良好基礎，同時又創新地克服了傳統以太網在工業環境中存在的傳輸距離短、無法適應危險環境等諸多局限性，可以說是一種繼承現有技術優勢基礎上的深度創新。
 

　　02  不僅僅是現場網絡變革，更是改變了整個DCS架構
 

　　在當前流程行業，由于成本、安全性等原因，現場儀表大多采用HART和現場總線協議來傳輸數據，以太網并沒有實現“一網到底”。這樣一方面大大限制了現場網絡的傳輸速率，HART的速率是1200 bps，現場總線的速率也只有31.25 kbps，難以滿足現在工業現場激增的流程數據和診斷參數等大量數據的傳輸。另一方面，由于沒有“一網到底”，現場儀表都需要通過I/O來轉換和傳輸數據，這也會影響到數據的傳輸效率。
 

　　Ethernet-APL是一種快速傳輸大量數據的新途徑，它基于成熟的以太網通信，但它采用的是兩線制以太網，相比傳統以太網的8線或4線，不僅更加輕量化，而且還集成了本質安全技術，可用于0區、1區、2區等危險區域。相比現場總線，它的速度達到了10 Mbps，而且傳輸距離可達1000米。
 

　　ABB能源工業自動化首席專家曹鵬認為，Ethernet-APL不僅讓現場儀表可以用以太網來傳輸數據了，而且Ethernet-APL這種數字化的傳輸方式直接改變了整個過程控制系統的架構。
 

　　“傳統 4到20mA 兩線制儀表，需要控制系統提供IO 模件，才能將測量的過程數據傳送置 DCS系統，實現控制邏輯或HMI 監控。而現在通過 Ethernet APL 技術，現場智能儀表，采用全數字高速率傳輸信號，更精準將過程測量數據傳送到DCS系統。”曹鵬指出，Ethernet APL + PROFINET PA 通信協議，在傳統兩線制線纜下實現至少 4倍于傳統模擬技術儀表IO數據服務，使我們的DCS 控制獲得更全面的現場儀表測量支撐，即在同等芯數IO線纜前提下，APL技術能夠替代大量傳統IO，節省為此帶來的IO模件和機柜乃至占用的安裝空間帶來的項目資產投入成本，更重要的是控制器通過工業以太網直接訪問儀表數據，使系統更加網絡化，更簡潔。
 

　　ABB 整合 Ethernet-APL, PROFINET, FDI, OPC UA 這四項業內核心技術，推出了符合NAMUR開放架構(NAMUR Open Architecture)模型的全新過程自動化系統。這一系統不僅支持從現場智能設備直到工廠級管理軟件或企業級云端管理、優化應用的安全互連，還可以對全新的和用戶現有的ABB儀表進行向下兼容，實現“新舊共存”，從而有效保護了用戶的存量設備投資。
 

▲ABB基于Ethernet-APL的全新架構過程自動化系統DEMO
 

　　03  釋放數字化價值，賦能流程工業數智未來
 

　　Ethernet-APL使得以太網在流程工業實現了“一網到底“，打通了數字化最后也是最難的現場層的數據采集和傳輸，讓PROFINET和Modbus TCP等通信協議來收集數據和控制現場設備成為了現實，而這也徹底釋放了數字化帶來的創新價值，為流程工業的數智化指明了方向。
 

　　在曹鵬看來，Ethernet-APL 更加釋放儀表的智能性，同時在PROFINET和PA Profile4.02 支持下，智能儀表在互操作性、易用性、安裝調試和管理維護等各方面都帶來了極大的便利和成本節約。
 

　　首先，在APL 物理層標準支持下，儀表更換了CPU 芯片、擴展了內存、重新設計了軟件，在迭代原先標準AI、AO等功能塊基礎之上，增強了大量儀表自身傳感器參數設置、健康狀態診斷、事件記錄與追朔、和網絡化的遠程維護功能。
 

　　其次，簡化工程和節約投資成本。由于APL Field Switch 支持危險區 2區直接安裝，傳統的IO機柜被更靈活的標準現場控制箱替代，工程硬件集成與FAT 時代已經成為歷史，現場控制箱不是工程產物，而是標準產品，可以實現按需快速交付。由于遵從PA Profile V4.02 ，可以非常容易實現設備互操作和現場替換、在線增加，從而從容面對現場變更挑戰。
 

　　第三，改寫了設備管理和維護的傳統方法。以前設備維護總是要去現場巡檢，而現在借助Ethernet-APL提供的高速網絡支持，同時基于FDI 技術的設備管理軟件，例如ABB FIM， 可以監測整個工廠范疇，現場儀表集群的健康狀況和性能數據，操作人員坐在中控室內就可以巡檢全廠上千臺儀表狀態，并對數據進行詳細分析。
 

　　曹鵬表示，嵌入Ethernet -APL 技術，ABB全新架構的過程自動化系統，已經進化成了以網絡化為中心的全新系統，Ethernet-APL必將推動運維和工程模式的深度數字化轉型，從而在實現高效工程、按時交付同時，帶來更加精細化的生產運維和更優化的運營成本。
 

　　04  ABB Ability™ System 800xA，實現Ethernet-APL技術優勢
 

　　對于Ethernet-APL技術，全球領先的自動化廠商和組織都在積極投入研發、推廣和應用。在今年NAMUR中國年會上，APL是最熱門的話題之一，而且據介紹，目前在NAMUR成員企業中已經有20多個已經投入運行或正在實施的APL項目。
 

　　ABB是Ethernet-APL技術的早期采用者和推動者，這次在進博會上正式發布的ABB APL 技術白皮書和 ABB Ability™ System 800xA過程控制系統，為我們的化工領域客戶展示了一個先進、開放、靈活、易于實現的APL 技術生態圈平臺解決方案。
 

▲ABB基于Ethernet-APL的過程自動化系統的架構
 

　　基于Ethernet-APL的ABB Ability System 800xA過程控制系統已經在三年前就開始應用實踐了，比如巴斯夫廣東一體化項目。作為首個大規模商業化展示項目，Ethernet-APL被化學品生產商巴斯夫部署在其位于中國廣東東海島的全新一體化生產基地的PROFINET/FDI環境中。作為主流自動化技術廠商，ABB在9平方公里的廠區上利用Ethernet-APL技術，通過Ability System 800xA過程控制系統連接9個集群和21套設備并統一運營，從而形成一個價值100億美元的超級設施。該聯產裝置年產100萬噸乙烯，服務于汽車、消費品、電子和新能源汽車等眾多行業。
 

　　未來已來，今天，Ethernet-APL為流程工業奠定的數字化轉型基石及其提供的工業數據基礎，將成為未來行業競爭當中日益重要的生產力要素，不僅為關鍵性的決策分析提供依據，更為數字化和智能化的實現提供堅實基礎。隨著技術標準化、技術創新、市場拓展和生態系統建設的不斷推進，Ethernet-APL必將引領流程工業走向更加智能、高效和可持續的未來。