知識講堂 | APL-過程行業的以太網數據傳輸

APL，Advanced Physical Layer,高級物理層。它描述了以太網網絡數據傳輸在物理層面的進一步發展。

PART 1

以太網APL的由來

傳統以太網連接現場層設備的問題

傳統以太網已全面連接自動化金字塔的上部層級，但通常不適用于連接最底層的現場層。其問題在于安裝往往過于復雜，最大傳輸距離不足，如：百兆以太網需要兩對雙絞線，千兆以太網需要四對雙絞線傳輸數據，以太網設備需要額外的線纜進行供電，銅纜最大傳輸距離為100米等。

過程行業應用傳統現場總線的問題

過程行業傳統的現場總線如HART、PROFIBUS PA，因其傳輸速度低難以滿足未來的需要，如：HART協議傳輸速率為1200bps，PROFIBUS PA協議傳輸速率為31.25kbps，向更高層級傳輸數據需要配置額外的網關，會增加額外的工作量及成本。

APL技術標準的產生

在當今世界自動化技術向網絡化、數字化、智能化、IT與OT融合等發展的大趨勢和大背景下，新的以太網技術標準呼之欲出，APL技術標準隨之誕生。

PART 2

以太網APL介紹

以太網APL標準

APL以單對以太網SPE為基礎，是一個面向過程行業現場設備的標準。單對以太網SPE技術由各種支持不同數據速率和電纜長度的標準組成，適合多種應用場合。其中分為10BASE-T1S、10BASE-T1L、100BASE-T1及1000BASE-T1這幾項標準。

以太網APL可用于易爆區域

APL采用IEEE 802.3cg 10BASE-T1-L標準以及IEC TS 60079-47、2021-03 (2-WISE) 標準（2-WISE =兩線本質安全以太網），支持本安在內的各類防爆保護措施。因此，以太網APL可用于易爆區域，并能以10 Mbps的速率實現長達1,000 m的橋接距離。

PART 3

以太網APL的特性

APL具有協議無關性

APL可以與多種通訊協議，如：PROFINET、EtherNet/IP、OPC UA等共存。

數據傳輸和供電同時進行

APL的數據和供電可同時通過屏蔽雙絞線進行傳輸。

透明傳輸

APL無需網關或者代理服務器即可與IT層互聯。

支持多種拓撲結構

APL支持環形網絡拓撲，支持干線/分支拓撲，干線長度可達1,000 m，分支長度可達200 m。

惡劣環境下可用

APL可用于防爆區域（0、1及2區）。

PART 4

以太網APL網絡拓撲架構

以太網APL既可用于小型工廠（如制藥廠或化工廠），也可用于過程行業中的大型工廠。APL現場交換機可以與工業管理型交換機（如菲尼克斯2200/2300系列交換機）組成MRP環網，距離更遠的應用場合可采用干線分支型拓撲結構。

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