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Ethernet-APL

引領製程自動化產業革新

什麼是Ethernet-APL?

Ethernet-APL(進階實體層)是基於 IEEE 802.3cg 10BASE-T1L 標準、專為單對乙太網路設計的強化實體層。專為滿足製程自動化現場設備以及危險環境中的嚴苛應用需求而設計。Ethernet-APL 透過單一連接同時支援供電與資料傳輸,大幅簡化了網路架構,進而實現效率更高且具成本效益的部署。此外,Ethernet-APL 支援最遠 1,000 公尺距離的 10 Mbps 全雙工高速通訊,可在廣泛的工業應用環境中提供穩定可靠的連線能力。這些特性使 Ethernet-APL 成為打造可擴充、高可靠度工業網路的關鍵技術,並推動乙太網路技術向現場設備層全面延伸,為製程自動化產業帶來革新。

Ethernet-APL 與單對乙太網路(SPE)的差異

Ethernet-APL combines 10BASE-T1L single-pair Ethernet technology with unique process automation requirements, including intrinsic safety, to achieve IEC TS 63444 compliance.

Ethernet-APL在 IEEE 802.3cg 10BASE-T1L 單對乙太網路(Single Pair Ethernet, SPE)標準的基礎上進一步擴充,並依據 IEC TS 63444:2023 所定義的Ethernet-APL連接埠規範(Ethernet-APL port profile),以滿足石油與天然氣、化工、製藥等製程自動化產業的特定需求。

透過多項關鍵技術特性,Ethernet-APL 能夠將現場儀表設備無縫整合至工業乙太網路架構中,包括:

  • 標準化供電:使用預先定義的電力分級,透過單對雙絞線同時供電與資料傳輸。

  • 危險區域防護:內建的安全機制,可部署於危險場所,支援本質安全(CID2 Zone 0/1)與非本質安全(CID2 Zone 2)應用。

  • 簡化現場設備連線:明確規範電氣參數、拓樸規則、連接埠分類以及設備角色,確保現場設備安裝與運作的可靠性。

Ethernet-APL 如何推動製程自動化產業革新?

Ethernet-APL 將標準乙太網路延伸至現場設備層(Field Level),提供強大且可靠的數位通訊,進而協助企業提升營運效率。憑藉防爆設計及多項關鍵安全機制,Ethernet-APL 特別適用於危險區域環境。透過採用支援 Ethernet-APL 的網路設備與現場儀表,企業能夠更順暢地整合與優化製程作業,進一步提升製程工廠的生產效率與作業安全性。Ethernet-APL 不僅僅是技術升級,更是推動工業網路架構轉型的重要技術,為打造更智慧、更安全的工業營運環境奠定基礎。

Upper-level network devices connected via regular fiber or copper to field devices in hazardous environments via APL-compatible switches using 10BASE-T1L Ethernet-APL cabling.

Ethernet-APL的應用

對於石油與天然氣、採礦及化工等產業,製程自動化扮演著關鍵角色。這些產業的作業環境艱險且環境嚴苛,必須仰賴具備強韌可靠與卓越效能的網路解決方案。Ethernet-APL 針對這些產業的特定需求,提供多項量身打造的優勢。以下為Ethernet-APL為這些領域的製程自動化所帶來的核心效益。

案場需求:

  • 在嚴苛及危險環境中提供穩定可靠的網路連線,確保系統能在嚴苛且危險的作業環境中,全年無休地不間斷運作。
  • 支援大範圍場域與遠距離設備部署,滿足擴充需求。
  • 實現即時監測與控制,提升營運效率及決策能力。

Ethernet-APL 的優勢:

  • 防爆保護:Ethernet-APL專為危險環境而設計,確保在石油與天然氣、採礦及化工業常見之爆炸性環境中的作業安全。
  • 長距離連線:Ethernet-APL支援長達 1,000 公尺的纜線長度,可連接分散在較遠距離的工業現場設備。
  • 即時通訊:Ethernet-APL支援高達 10 Mbit/s 的資料傳輸速率,相較於其他現場通訊協定,可實現更精確的資料擷取與控制,進而提升決策能力與營運效率。

Ethernet-APL 常見問答集

Ethernet-APL 可在嚴苛環境中提供可靠且高速的長距離資料傳輸,全面推動了工業通訊變革。此問答集針對Ethernet-APL 的常見問題提供解答。

為充分發揮 Ethernet-APL 的技術優勢,網路中的設備必須支援 Ethernet-APL 通訊,包括 APL 現場設備(如感測器、致動器)以及 APL 交換器等關鍵網路設備。

透過採用 APL 相容設備,企業可省去閘道器、現場隔離器等額外設備,降低系統複雜度,簡化網路架構與安裝流程,同時提升整體系統的可維護性與擴充性。

傳統 4–20 mA 技術雖然廣泛應用於製程自動化領域,但其資料傳輸能力有限,且採用點對點佈線方式,在系統擴充與資訊整合方面存在一定限制。

Ethernet-APL 則能提供更高的傳輸頻寬、更靈活的網路拓撲,以及與現有 IT 與 OT 系統的無縫整合能力。

傳統 Fieldbus 雖可在現場進行數位通訊,但其架構複雜、資料速率低、擴充性有限且互通性不佳,使其難以拓展普及度。反觀Ethernet-APL 採用標準乙太網路協定,提供更高的資料速率,並透過最佳化的協定相容性實現精簡整合,進一步簡化了設備連線並提升整體效能,引領現場作業邁向現代化。

Ethernet-APL 作為一種與通訊協定無關的實體層技術,可支援 PROFINET、EtherNet/IP、HART-IP 與 OPC UA 等主流工業乙太網路通訊協定運作於同一基礎架構之上。

雖然 Ethernet-APL 並未定義應用層功能,但透過產業標準組織的持續推動與規範制定,相關通訊協定已逐步完成對 Ethernet-APL 的支援。這使得 Ethernet-APL 成為面向未來的基礎技術,可協助企業在維持既有系統相容性的同時,建構具備高效能、互通性及可擴充性的製程自動化網路。

Moxa APL 交換器助力將乙太網路延伸至製程現場

TWS-3010-APL Series

即將上市*

TWS-3010-APL 系列 

配備 8 個 10MbE APL Spur 埠、2 個 1GbE 埠的網管型乙太網路交換器

特色與優點
8 個 802.3cg 10Base-T1L Ethernet-APL - spur
每個 Spur 埠皆支援 Ethernet-APL 的 A 級和 C 級供電 (Power Classes)
體積輕巧、易於安裝
支援 EtherNet/IP、PROFINET 與 Modbus TCP 工業協定

* 目前已提供初步樣機

推動工業生態系統發展

Moxa 很榮幸能參與 The Open Group Open Process Automation™ 論壇並貢獻一己之力,充分展現我們深耕並引領工業自動化未來發展的決心。藉由與產業領導者合作,Moxa 致力於提倡不受限於特定廠商的開放式技術標準,以及包含Ethernet-APL 在內的進階連線技術。我們的目標是推動工業與製程自動化的互通性與創新。

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