Ethernet-APL有望為全新類型的設(shè)備打開數(shù)字領(lǐng)域。HART-IP over Ethernet-APL更高的功率和更快的帶 寬也將使未來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)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(jí)儀器數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在整個(gè)過(guò)程工業(yè)中長(zhǎng)期以來(lái)沒有得 到充分利用。事實(shí)上，越來(lái)越多的進(jìn)步的過(guò)程制造商正在 使用多路復(fù)用技術(shù)。 

在過(guò)去的幾年里，我們一直在利用HART-IP技術(shù)從 4-20mA模擬環(huán)路中提取豐富的數(shù)字HART數(shù)據(jù)，并且 已經(jīng)在利用這些數(shù)據(jù)有效地推進(jìn)他們的數(shù)字化轉(zhuǎn)型計(jì) 劃。HART-IP over Ethernet-APL將使這種訪問更加簡(jiǎn)單、 快速和容易。 

高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理Gar-rettSchmidt表示，在過(guò)去的幾年里，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施專家菲尼克斯電氣看到，對(duì)其工廠進(jìn)行改造以將以前的HART數(shù)據(jù)帶入資產(chǎn)管理和其他監(jiān)控系統(tǒng)的用戶數(shù)量顯著增加了。 

“我們知道，這些設(shè)備大部分都進(jìn)入了棕地設(shè)施，”Schmidt解釋說(shuō)。”他們首先連接到具有最高價(jià)值數(shù)據(jù)的4-20mAHART儀器，主要是更復(fù)雜的儀器，如閥門控制器和流量計(jì)。然后從那里開始建立,”作為一個(gè)公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)迷，Schmidt將對(duì)連續(xù)、全時(shí)訪問HART數(shù)據(jù)的興趣日益增長(zhǎng)歸功于企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型計(jì)劃據(jù)Robert  Sentz說(shuō)，3M公司是那些近年來(lái)重新強(qiáng)調(diào)它可以從持續(xù)訪問HART數(shù)據(jù)中獲得價(jià)值的最終用戶公司之一。 

他說(shuō):”我們正越來(lái)越多地使用來(lái)自智能閥門定位器、智能壓力、溫度和流量?jī)x表的可用診斷數(shù)據(jù)，”。事實(shí)上，該公司正將其運(yùn)營(yíng)的未來(lái)押在數(shù)字技術(shù)上，如性能驅(qū)動(dòng)的分析和由儀器數(shù)據(jù)支持的規(guī)定性維護(hù)。所有的 HART信息幾乎都是在”不確定”的情況下產(chǎn)生的。 

與過(guò)程測(cè)量、過(guò)程控制部分本身一樣關(guān)鍵，”Sentz 說(shuō)。”通過(guò)模擬環(huán)路的HART非常強(qiáng)大，但它也很慢，”Sentz補(bǔ)充說(shuō)。”因此，我對(duì)利用Ethernet-APL和 HART-IP進(jìn)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(dāng)今儀 器中數(shù)據(jù)的可及性和實(shí)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(xié)議獨(dú)立性結(jié)合 起來(lái)。啟動(dòng)一個(gè)全新的、具有變革可能性的世界。 

增強(qiáng)能力 

更高的帶寬和更多的可用功率將使今天的過(guò)程儀器制 造商能夠在他們的下一代，支持以太網(wǎng)的APL設(shè)備中創(chuàng)造 新的價(jià)值來(lái)源。例如，未來(lái)的壓力發(fā)射器可能包括多個(gè)自 動(dòng)測(cè)距的傳感器，這將使一個(gè)特定的發(fā)射器能夠覆蓋更廣 泛的區(qū)域。 

艾默生應(yīng)用技術(shù)高級(jí)總監(jiān)Jonas Berge設(shè)想，在不犧 牲精確性的情況下，在各種壓力范圍內(nèi)使用。值得注意 的是，這將解決需要為各種應(yīng)用儲(chǔ)備大量壓力轉(zhuǎn)換器的問題。 

同樣，更多的可用功率將使兩線制流量計(jì)的制造商能 夠增加科里奧利或磁網(wǎng)流管的激勵(lì)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)更高的 降壓比--在低流速下更精確的測(cè)量。它還將使兩線制、以 太網(wǎng)-APL流量計(jì)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(jì)連續(xù)進(jìn)行更廣泛的過(guò)程診斷，例如，檢測(cè)科里奧利計(jì)管的腐蝕情況，安裝 人員Andy Kravitz說(shuō)。 

目前，腐蝕的負(fù)面影響可以通過(guò)后動(dòng)智能電表驗(yàn)證測(cè) 試來(lái)檢測(cè)。然而，由于當(dāng)合協(xié)議的速度，大多數(shù)用戶只能在問題影響到電表性能后收到一個(gè)通過(guò)/失敗的信號(hào)提醒 他們。有了Ethernet-APL，用戶將能夠輕松地將基礎(chǔ)診斷 變量拉入他們的分析系統(tǒng)。”實(shí)際上，他們監(jiān)測(cè)電表腐蝕的能力將從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，使他們能夠在電表故障發(fā)生之 前緩解問題，”Kravitz解釋說(shuō)。 

過(guò)程中引起的測(cè)量噪聲是當(dāng)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(lái)的傳感器可 能具有更先進(jìn)的信號(hào)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(yuǎn)程服務(wù)器的能力來(lái)提供進(jìn) 一步的分析。”也許下一代非侵入式超聲波流量計(jì)的性 能將高到足以計(jì)算熱交換器的質(zhì)量和能量平衡，”Berge 說(shuō)。”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(cè)量的問題”。壓降、流量、振動(dòng) 和聲學(xué)噪音是檢測(cè)和預(yù)判控制閥故障的有用輸入，但通常 在常規(guī)基礎(chǔ)上沒有測(cè)量。有了Ethernet-APL網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量和 整合這些數(shù)據(jù)將變得更加實(shí)際。 

外部變量進(jìn)入閥門診斷，以提供更多的預(yù)測(cè)性和規(guī)范性分析 

艾默生閥門儀表端口經(jīng)理Kurtis Jensen預(yù)測(cè)，數(shù)字閥門控制器等儀器的診斷范圍也將開始包括網(wǎng)絡(luò)上”同行” 設(shè)備的其他相關(guān)數(shù)據(jù)。他預(yù)測(cè)說(shuō):”儀器將變得更有過(guò)程意識(shí)”。”如果我的閥門控制器顯示閥門已經(jīng)關(guān)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(shuō)，Ethernet-APL將使我們有可能利用儀器的更全面地測(cè)量輔助變量。例如，對(duì)工廠所有儀器點(diǎn)的環(huán)境溫度的 測(cè)量可用于創(chuàng)建整個(gè)設(shè)施的熱力圖，提供火災(zāi)或火災(zāi)危險(xiǎn)的早期檢測(cè)。今天，大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)儀器已經(jīng)包括這種輔助測(cè)量，但它們通常沒有得到利用。

以太網(wǎng)絡(luò)-APL技術(shù)的另一個(gè)變革性方面將是取代過(guò)程環(huán)境中使用的特定應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的拼湊，建立一個(gè)單一的、 統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。例如，今天的可尋址火災(zāi)和氣體(F&G) 探測(cè)器使用專有應(yīng)用協(xié)議。因此需要專用網(wǎng)絡(luò)。在未來(lái)， 各種類型的F&G探測(cè)器可能會(huì)與工廠的其他儀器設(shè)備共享 同一個(gè)以太網(wǎng)-APL/HART-IP網(wǎng)絡(luò)。這樣的解決方案可能 會(huì)更經(jīng)濟(jì)地部署，允許更多的探測(cè)器更好地覆蓋狹小的空 間，如海上鉆機(jī)和生產(chǎn)單位。這些設(shè)備將更加安全，系統(tǒng) 也因此更容易維護(hù)。 

以太網(wǎng)-APL儀器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要的新功能實(shí)際上與 儀器沒有關(guān)系。相反，它是內(nèi)置于網(wǎng)絡(luò)本身的。有時(shí)被稱 為智能網(wǎng)絡(luò)，Analoa Devices提供的通信芯片持續(xù)測(cè)量噪 聲水平。在每個(gè)網(wǎng)段上，如果鏈路質(zhì)量下降，可以發(fā)出警 報(bào)。模擬設(shè)備公司的市場(chǎng)經(jīng)理Fiona Treacy解釋說(shuō)，設(shè)備可以定期運(yùn)行這種鏈路質(zhì)量診斷，如果有問題，診斷甚至可以指出問題的位置。”她說(shuō):”我們可以把問題的位置 精確到1%以內(nèi)。”因此，對(duì)于一公里你可以在幾米40范圍內(nèi)分辨出短路的位置”。 

新穎的設(shè)備，互補(bǔ)的協(xié)議工業(yè)界的一些人設(shè)想，實(shí)時(shí)數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)僅僅是使用數(shù)字HART-IP信號(hào)替換4-20mA 過(guò)程變量、控制信號(hào)和二次診斷及配置數(shù)據(jù)。但是，其可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于簡(jiǎn)單地增強(qiáng)HART-IP的能力。

目前的現(xiàn)場(chǎng)儀器，并迅速與能夠?qū)⑵溆糜诠ぷ鞯娜?和應(yīng)用程序共享其數(shù)據(jù)。相反，我們還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，以 太網(wǎng)-AL有可能使全新類型的現(xiàn)場(chǎng)儀器解決以前未解決的問題。 

30年前，在一個(gè)壓力變送器中設(shè)置范圍而不應(yīng)用輸入可能是令人印象深刻的.但今天我們對(duì)一個(gè)”智能”設(shè) 備的期望要高得多。我們應(yīng)該期待其他耗時(shí)的任務(wù)能夠以類似的方式被消除或簡(jiǎn)化。隨著4-20mA信號(hào)被全數(shù)字以太網(wǎng)上的HART-IP所取代APL的基礎(chǔ)設(shè)施、現(xiàn)場(chǎng)儀器 將最終能夠從改變我們?nèi)粘Ｉ钪械挠?jì)算和通信的巨大技術(shù)進(jìn)步中受益。 

事實(shí)上，今天人們對(duì)新的工業(yè)智能設(shè)備的期望應(yīng)該 以移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的突破為榜樣。一日GMS網(wǎng)絡(luò)支持 GPRS數(shù)據(jù)，不久就會(huì)出現(xiàn)第一個(gè)智能手機(jī)。我們沒有意 識(shí)到:智能手機(jī)是一個(gè)成熟的袖珍電腦和通訊器，同時(shí)還 可以打電話。因此，對(duì)工業(yè)的未來(lái)的期望不應(yīng)該只是更好的發(fā)射器，還應(yīng)該是新的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備類別。

除其他影響外，工廠運(yùn)營(yíng)的數(shù)字化意味著許多迄今 為止由操作員用便攜式測(cè)試儀手動(dòng)完成的監(jiān)測(cè)任務(wù)將由 永久安裝的傳感器連續(xù)和自動(dòng)地完成。這方面常見的例子包括振動(dòng)、溫度、聲學(xué)噪音和腐蝕(壁厚)測(cè)量。 

共享共同的以太網(wǎng)-APL主干的可聽噪聲傳感器(麥克 風(fēng))可用于識(shí)別噪聲熱點(diǎn)，幫助確保對(duì)員工的保護(hù)措施、 鄰近社區(qū)的安寧和遵守不斷變化的法律。更嚴(yán)格的法 規(guī)。以太網(wǎng)-APL網(wǎng)絡(luò)的豐富功率和高帶寬也可以實(shí)現(xiàn)噪 聲頻譜分析，識(shí)別噪聲源，并可能從噪聲模式的變化中 診斷出工藝和設(shè)備問題。 

機(jī)器視覺已經(jīng)在離散制造業(yè)中使用多年了。在未 來(lái)，也許會(huì)有兩線制紅外攝像機(jī)用于液體泄漏/溢出檢測(cè)，與其他設(shè)備共享同一個(gè)以太網(wǎng)-APL網(wǎng)絡(luò)。而不是用 便攜式熱像儀來(lái)測(cè)量設(shè)備溫度，可能會(huì)有永久安裝的兩 線制熱像儀來(lái)自動(dòng)進(jìn)行人工檢查。其他可能的應(yīng)用包括火炬監(jiān)測(cè)和煙霧檢測(cè)，識(shí)別未經(jīng)授權(quán)的人侵者，以及授 權(quán)人員正確使用個(gè)人防護(hù)設(shè)備。所有這些措施都可以減少危險(xiǎn)并改善安全和安保。 

現(xiàn)場(chǎng)安裝的兩線制振動(dòng)傳感器與其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備共享 相同的HART-IP over Ethernet-APL網(wǎng)絡(luò)，將來(lái)可以支持 復(fù)雜的快速傅立葉變換(FFT)邊緣分析，以防止泵、風(fēng)扇 和其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備迅速出現(xiàn)問題。運(yùn)營(yíng)、維護(hù)和可靠性人 員甚至可以通過(guò)直播的振動(dòng)頻譜(包括波形和軌道)進(jìn)行協(xié) 作，以更好地了解潛在問題。 

雖然HART-IP over Ethernet-APL適合這些新設(shè)備中 的許多，但其他設(shè)備將通過(guò)其他以太網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議(通常為該類型的設(shè)備專門開發(fā))進(jìn)行最佳操作。以太網(wǎng)-APL的一 個(gè)關(guān)鍵屬性是，與以前的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信替代方案相反， 它是非排他性的。也就是說(shuō)，各種應(yīng)用協(xié)議可以同時(shí)使 用，甚至在同一對(duì)電線上。在工業(yè)方面，HART-IP可以 與Profinet、EtherNet/IP、OPC UA和其他協(xié)議共存。

同時(shí)，它也可以與非自動(dòng)化協(xié)議，如RTP或RTSP的數(shù)字視頻共存。 因此，網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備不需要使用相同的協(xié)議。 甚至不是所有的指令。一個(gè)使用HART-IP的變送器和一個(gè) 使用Profinet的閥門甚至可以參與到同一個(gè)控制回路中， 但中間的控制器必須能夠處理兩種協(xié)議。

一個(gè)更透明的未來(lái) 

將Ethernet-APL與HART-IP一起實(shí)施的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是 支持HART的廣泛的全球互操作性生態(tài)系統(tǒng)，以及整個(gè)行業(yè) 對(duì)HART和支持它的工具和工作流程的熟悉程度。維護(hù)這一 共同點(diǎn)對(duì)于緩解行業(yè)向以太網(wǎng)-APL的過(guò)渡至關(guān)重要。 

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，更高的帶寬和更強(qiáng)大的設(shè)備將使最終用戶對(duì)底層協(xié)議的理解變得不那么重要，艾默生Au-tomation Solutions公司首席技術(shù)官Peter Zornio預(yù)測(cè)說(shuō)。” 最終，談?wù)撃硞€(gè)設(shè)備是否使用HART-IP、Profinet或EtherNet/IP就像談?wù)撐覀兊氖謾C(jī)是否使用CDMA或TDMA”同樣，智能設(shè)備管理軟件有望將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的管理從現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備集成技術(shù)和基礎(chǔ)配置文件的細(xì)節(jié)中抽象出來(lái)。 

然而，在短期內(nèi)，不會(huì)消失的是互操作性生態(tài)系 統(tǒng)，它是市場(chǎng)上每個(gè)分布式控制系統(tǒng)(DCS)和資產(chǎn)管理系統(tǒng)的HART配置和管理工具的基礎(chǔ)，Zornio強(qiáng)調(diào)說(shuō)。” 當(dāng)你坐在DCS上配置一個(gè)新的以太網(wǎng)-APL設(shè)備時(shí)，你不 必關(guān)心新的物理網(wǎng)絡(luò)或協(xié)議--它只是一個(gè)HART設(shè)備，就 像一個(gè)HART設(shè)備。4-20mA HART和WirelessHART設(shè) 備，”他說(shuō)。”當(dāng)然，更多的數(shù)據(jù)比過(guò)去快得多。如果 我們能在不改變大量流程的情況下實(shí)現(xiàn)這種影響，我們 就實(shí)現(xiàn)了我們的目標(biāo)”。