以太網(wǎng)APL技術(shù)為無縫連接賦能

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）現(xiàn)如今，以太網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷?，以其便捷、高效的特性帶來更靈活的通訊。不過在使用以太網(wǎng)過程中，時(shí)常會(huì)面臨各方面的落地挑戰(zhàn)。

APL全稱Advanced Physical Layer，也就是高級(jí)物理層。以太網(wǎng)高級(jí)物理層的出現(xiàn)即是為了解決這些挑戰(zhàn)，方便以太網(wǎng)真正落地應(yīng)用的技術(shù)。

以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)的拓展——以太網(wǎng)APL

交換式以太網(wǎng)現(xiàn)在正被廣泛應(yīng)用著，百兆以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)都是其不同的形式?，F(xiàn)在的一個(gè)以太網(wǎng)連接可能需要多條用于快速100 Mbps以太網(wǎng)的導(dǎo)線，甚至需要Gbps導(dǎo)線。這種鋪設(shè)方式既復(fù)雜又貴，而且并不能確保很多流程自動(dòng)化應(yīng)用里信息的交換。

為此，單對(duì)以太網(wǎng)技術(shù)被開發(fā)了出來，單對(duì)以太網(wǎng)在相同的緊湊接口中提供數(shù)據(jù)線（PoDL）供電，只使用兩根線纜即可完成對(duì)數(shù)據(jù)和電力的傳輸，而且速度夠快。以太網(wǎng)APL高級(jí)物理層正是基于單對(duì)以太網(wǎng)的增強(qiáng)物理層。

以太網(wǎng)APL是一個(gè)相當(dāng)可靠的物理層，其屬性滿足過程自動(dòng)化領(lǐng)域的一切要求。以太網(wǎng)APL支持將基于以太網(wǎng)的通信從企業(yè)系統(tǒng)擴(kuò)展到現(xiàn)場(chǎng)的邏輯擴(kuò)展，增強(qiáng)的以太網(wǎng)連接將允許設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)的所有區(qū)域獲取數(shù)據(jù)。

作為高級(jí)物理層，它能夠支持不局限于EtherNet/IP的，像HART-IP、OPC-UA、PROFINET或任何其他更高級(jí)別的協(xié)議。

以太網(wǎng)APL技術(shù)最早在2018年由包括ABB、艾默生、福克斯、羅克韋爾、西門子、菲尼克斯等眾多行業(yè)自動(dòng)化供應(yīng)商在內(nèi)的SODs成立。目的就是為了建立一個(gè)基于單對(duì)以太網(wǎng)的物理層來滿足所有過程自動(dòng)化項(xiàng)目的通訊要求。

最直接的來說，以太網(wǎng)高級(jí)物理層增強(qiáng)了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的通用性和通信速度，讓整個(gè)通信系統(tǒng)在高級(jí)物理層上直接融合，分散的信息分散的數(shù)據(jù)被全部整合到一起，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制系統(tǒng)之間不再有“距離”。

用以太網(wǎng)APL技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的無縫連接

流程自動(dòng)化系統(tǒng)的連接，向來都對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，典型的機(jī)電設(shè)備需要嚴(yán)格的時(shí)序同步。通訊速率自然是無縫鏈接中很關(guān)鍵的一環(huán)。

以太網(wǎng)APL基于10BASE-T1L標(biāo)準(zhǔn)，速度在10MBit/s，和10BASE-T1S相當(dāng)。速率足夠的同時(shí)，以太網(wǎng)高級(jí)物理層直接將單對(duì)以太網(wǎng)100m的高功率和信號(hào)水平的長電纜傳輸限制拉長到1000m（Trunk高功率模式）。

即使是Spur低功率模式，APL也覆蓋到了200m，該模式還有著更高級(jí)的安全性設(shè)置。對(duì)大型流程自動(dòng)化應(yīng)用來說，這大大提升了現(xiàn)場(chǎng)走線的靈活性。絕大多數(shù)大型自動(dòng)化場(chǎng)景中的設(shè)備，都可以不受限制地被連接起來方便收集數(shù)據(jù)。

功率預(yù)算上以太網(wǎng)APL也大大解放了4-20 mA、現(xiàn)場(chǎng)總線的的功率限制，最高達(dá)到60W。功率預(yù)算的充足，讓更多設(shè)備、更多功能可以啟用。在邊緣端設(shè)備越來越多的發(fā)展驅(qū)使下，充足的預(yù)算才有更多可能性。

更高的功率預(yù)算、10 Mbit/s的數(shù)據(jù)流量在以太網(wǎng)APL的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，為以太網(wǎng)APL交換機(jī)和可連接的設(shè)備提供了足夠的可拓展性。此外，以太網(wǎng)APL可以傳輸和實(shí)現(xiàn)來自ISO-OSI模型的功能，這些更高級(jí)級(jí)別的模型功能滿足了網(wǎng)絡(luò)層的冗余度要求，為整個(gè)系統(tǒng)增加更多可靠性。

小結(jié)

現(xiàn)在不少自動(dòng)化供應(yīng)商已經(jīng)提供基于APL技術(shù)的硬件模塊、各種接入口的交換機(jī)，APL技術(shù)為終端應(yīng)用提供了更方便靈活的連接選擇和更多互操作性。同時(shí)，越來越多半導(dǎo)體廠商開始與APL技術(shù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合作，為以太網(wǎng)APL提供10BASE-T1L所需的芯片，加速無縫連接的進(jìn)程。