Ethernet-APL有望為全新類型的設備打開數字領域。HART-IP over Ethernet-APL更高的功率和更快的帶 寬也將使未來的現場儀器具有大量的新功能。
通往Ethernet-APL之路的第一站是充分解放所有的二 級儀器數據，這些數據在整個過程工業中長期以來沒有得 到充分利用。事實上，越來越多的進步的過程制造商正在 使用多路復用技術。
在過去的幾年里，我們一直在利用HART-IP技術從 4-20mA模擬環路中提取豐富的數字HART數據，并且 已經在利用這些數據有效地推進他們的數字化轉型計 劃。HART-IP over Ethernet-APL將使這種訪問更加簡單、 快速和容易。
高級產品經理Gar-rettSchmidt表示，在過去的幾年里，網絡基礎設施專家菲尼克斯電氣看到，對其工廠進行改造以將以前的HART數據帶入資產管理和其他監控系統的用戶數量顯著增加了。
“我們知道，這些設備大部分都進入了棕地設施，”Schmidt解釋說。”他們首先連接到具有最高價值數據的4-20mAHART儀器，主要是更復雜的儀器，如閥門控制器和流量計。然后從那里開始建立,”作為一個公認的物聯網迷，Schmidt將對連續、全時訪問HART數據的興趣日益增長歸功于企業的數字化轉型計劃據Robert Sentz說，3M公司是那些近年來重新強調它可以從持續訪問HART數據中獲得價值的最終用戶公司之一。
他說:”我們正越來越多地使用來自智能閥門定位器、智能壓力、溫度和流量儀表的可用診斷數據，”。事實上，該公司正將其運營的未來押在數字技術上，如性能驅動的分析和由儀器數據支持的規定性維護。所有的 HART信息幾乎都是在”不確定”的情況下產生的。
與過程測量、過程控制部分本身一樣關鍵，”Sentz 說。”通過模擬環路的HART非常強大，但它也很慢，”Sentz補充說。”因此，我對利用Ethernet-APL和 HART-IP進一步提高工廠性能和可用性的潛力感到非常興奮”。
雖然HART-IP over Ethernet-APL將極大地改善當今儀 器中數據的可及性和實用性，但Ethernet-APL旅程的第二段將把這種新的速度與更高的儀器功率和協議獨立性結合 起來。啟動一個全新的、具有變革可能性的世界。
增強能力
更高的帶寬和更多的可用功率將使今天的過程儀器制 造商能夠在他們的下一代，支持以太網的APL設備中創造 新的價值來源。例如，未來的壓力發射器可能包括多個自 動測距的傳感器，這將使一個特定的發射器能夠覆蓋更廣 泛的區域。
艾默生應用技術高級總監Jonas Berge設想，在不犧 牲精確性的情況下，在各種壓力范圍內使用。值得注意 的是，這將解決需要為各種應用儲備大量壓力轉換器的問題。
同樣，更多的可用功率將使兩線制流量計的制造商能 夠增加科里奧利或磁網流管的激勵信號，從而實現更高的 降壓比--在低流速下更精確的測量。它還將使兩線制、以 太網-APL流量計能夠處理比目前更大的管道尺寸。
更多的可用功率還可以使雙線流量計連續進行更廣泛的過程診斷，例如，檢測科里奧利計管的腐蝕情況，安裝 人員Andy Kravitz說。
目前，腐蝕的負面影響可以通過后動智能電表驗證測 試來檢測。然而，由于當合協議的速度，大多數用戶只能在問題影響到電表性能后收到一個通過/失敗的信號提醒 他們。有了Ethernet-APL，用戶將能夠輕松地將基礎診斷 變量拉入他們的分析系統。”實際上，他們監測電表腐蝕的能力將從被動變為主動，使他們能夠在電表故障發生之 前緩解問題，”Kravitz解釋說。
過程中引起的測量噪聲是當今許多傳感器的問題，增 加了Berge.但隨著微處理器功率的增加，未來的傳感器可 能具有更先進的信號處理，以克服噪聲的影響。而在極端 情況下，傳感器可能能夠利用遠程服務器的能力來提供進 一步的分析。”也許下一代非侵入式超聲波流量計的性 能將高到足以計算熱交換器的質量和能量平衡，”Berge 說。”這將解決不得不切割和焊接管道或以其他方式破壞 工藝以獲得可靠的流量測量的問題”。壓降、流量、振動 和聲學噪音是檢測和預判控制閥故障的有用輸入，但通常 在常規基礎上沒有測量。有了Ethernet-APL網絡，測量和 整合這些數據將變得更加實際。
外部變量進入閥門診斷，以提供更多的預測性和規范性分析
艾默生閥門儀表端口經理Kurtis Jensen預測，數字閥門控制器等儀器的診斷范圍也將開始包括網絡上”同行” 設備的其他相關數據。他預測說:”儀器將變得更有過程意識”。”如果我的閥門控制器顯示閥門已經關閉，但在下游孔板上仍有壓力下降，它可以告訴我有問題”。更廣泛地說，Ethernet-APL將使我們有可能利用儀器的更全面地測量輔助變量。例如，對工廠所有儀器點的環境溫度的 測量可用于創建整個設施的熱力圖，提供火災或火災危險的早期檢測。今天，大多數現場儀器已經包括這種輔助測量，但它們通常沒有得到利用。
以太網絡-APL技術的另一個變革性方面將是取代過程環境中使用的特定應用網絡的拼湊，建立一個單一的、 統一的網絡架構。例如，今天的可尋址火災和氣體(F&G) 探測器使用專有應用協議。因此需要專用網絡。在未來， 各種類型的F&G探測器可能會與工廠的其他儀器設備共享 同一個以太網-APL/HART-IP網絡。這樣的解決方案可能 會更經濟地部署，允許更多的探測器更好地覆蓋狹小的空 間，如海上鉆機和生產單位。這些設備將更加安全，系統 也因此更容易維護。
以太網-APL儀器網絡的一個重要的新功能實際上與 儀器沒有關系。相反，它是內置于網絡本身的。有時被稱 為智能網絡，Analoa Devices提供的通信芯片持續測量噪 聲水平。在每個網段上，如果鏈路質量下降，可以發出警 報。模擬設備公司的市場經理Fiona Treacy解釋說，設備可以定期運行這種鏈路質量診斷，如果有問題，診斷甚至可以指出問題的位置。”她說:”我們可以把問題的位置 精確到1%以內。”因此，對于一公里你可以在幾米40范圍內分辨出短路的位置”。
新穎的設備，互補的協議工業界的一些人設想，實時數字現場網絡僅僅是使用數字HART-IP信號替換4-20mA 過程變量、控制信號和二次診斷及配置數據。但是，其可能性遠遠大于簡單地增強HART-IP的能力。
目前的現場儀器，并迅速與能夠將其用于工作的人 和應用程序共享其數據。相反，我們還應該認識到，以 太網-AL有可能使全新類型的現場儀器解決以前未解決的問題。
30年前，在一個壓力變送器中設置范圍而不應用輸入可能是令人印象深刻的.但今天我們對一個”智能”設 備的期望要高得多。我們應該期待其他耗時的任務能夠以類似的方式被消除或簡化。隨著4-20mA信號被全數字以太網上的HART-IP所取代APL的基礎設施、現場儀器 將最終能夠從改變我們日常生活中的計算和通信的巨大技術進步中受益。
事實上，今天人們對新的工業智能設備的期望應該 以移動電話網絡帶來的突破為榜樣。一日GMS網絡支持 GPRS數據，不久就會出現第一個智能手機。我們沒有意 識到:智能手機是一個成熟的袖珍電腦和通訊器，同時還 可以打電話。因此，對工業的未來的期望不應該只是更好的發射器，還應該是新的現場設備類別。
除其他影響外，工廠運營的數字化意味著許多迄今 為止由操作員用便攜式測試儀手動完成的監測任務將由 永久安裝的傳感器連續和自動地完成。這方面常見的例子包括振動、溫度、聲學噪音和腐蝕(壁厚)測量。
共享共同的以太網-APL主干的可聽噪聲傳感器(麥克 風)可用于識別噪聲熱點，幫助確保對員工的保護措施、 鄰近社區的安寧和遵守不斷變化的法律。更嚴格的法 規。以太網-APL網絡的豐富功率和高帶寬也可以實現噪 聲頻譜分析，識別噪聲源，并可能從噪聲模式的變化中 診斷出工藝和設備問題。
機器視覺已經在離散制造業中使用多年了。在未 來，也許會有兩線制紅外攝像機用于液體泄漏/溢出檢測，與其他設備共享同一個以太網-APL網絡。而不是用 便攜式熱像儀來測量設備溫度，可能會有永久安裝的兩 線制熱像儀來自動進行人工檢查。其他可能的應用包括火炬監測和煙霧檢測，識別未經授權的人侵者，以及授 權人員正確使用個人防護設備。所有這些措施都可以減少危險并改善安全和安保。
現場安裝的兩線制振動傳感器與其他現場設備共享 相同的HART-IP over Ethernet-APL網絡，將來可以支持 復雜的快速傅立葉變換(FFT)邊緣分析，以防止泵、風扇 和其他旋轉設備迅速出現問題。運營、維護和可靠性人 員甚至可以通過直播的振動頻譜(包括波形和軌道)進行協 作，以更好地了解潛在問題。
雖然HART-IP over Ethernet-APL適合這些新設備中 的許多，但其他設備將通過其他以太網應用協議(通常為該類型的設備專門開發)進行最佳操作。以太網-APL的一 個關鍵屬性是，與以前的現場設備通信替代方案相反， 它是非排他性的。也就是說，各種應用協議可以同時使 用，甚至在同一對電線上。在工業方面，HART-IP可以 與Profinet、EtherNet/IP、OPC UA和其他協議共存。
同時，它也可以與非自動化協議，如RTP或RTSP的數字視頻共存。 因此，網絡上的所有設備不需要使用相同的協議。 甚至不是所有的指令。一個使用HART-IP的變送器和一個 使用Profinet的閥門甚至可以參與到同一個控制回路中， 但中間的控制器必須能夠處理兩種協議。
一個更透明的未來
將Ethernet-APL與HART-IP一起實施的一個關鍵優勢是 支持HART的廣泛的全球互操作性生態系統，以及整個行業 對HART和支持它的工具和工作流程的熟悉程度。維護這一 共同點對于緩解行業向以太網-APL的過渡至關重要。
從長遠來看，更高的帶寬和更強大的設備將使最終用戶對底層協議的理解變得不那么重要，艾默生Au-tomation Solutions公司首席技術官Peter Zornio預測說。” 最終，談論某個設備是否使用HART-IP、Profinet或EtherNet/IP就像談論我們的手機是否使用CDMA或TDMA”同樣，智能設備管理軟件有望將現場設備的管理從現場設 備集成技術和基礎配置文件的細節中抽象出來。
然而，在短期內，不會消失的是互操作性生態系 統，它是市場上每個分布式控制系統(DCS)和資產管理系統的HART配置和管理工具的基礎，Zornio強調說。” 當你坐在DCS上配置一個新的以太網-APL設備時，你不 必關心新的物理網絡或協議--它只是一個HART設備，就 像一個HART設備。4-20mA HART和WirelessHART設 備，”他說。”當然，更多的數據比過去快得多。如果 我們能在不改變大量流程的情況下實現這種影響，我們 就實現了我們的目標”。
