Ethernet-APL有望为全新类型的设备打开数字领域。HART-IP over Ethernet-APL更高的功率和更快的带 宽也将使未来的现场仪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 级仪器数据，这些数据在整个过程工业中长期以来没有得 到充分利用。事实上，越来越多的进步的过程制造商正在 使用多路复用技术。
在过去的几年里，我们一直在利用HART-IP技术从 4-20mA模拟环路中提取丰富的数字HART数据，并且 已经在利用这些数据有效地推进他们的数字化转型计 划。HART-IP over Ethernet-APL将使这种访问更加简单、 快速和容易。
高级产品经理Gar-rettSchmidt表示，在过去的几年里，网络基础设施专家菲尼克斯电气看到，对其工厂进行改造以将以前的HART数据带入资产管理和其他监控系统的用户数量显著增加了。
“我们知道，这些设备大部分都进入了棕地设施，”Schmidt解释说。”他们首先连接到具有最高价值数据的4-20mAHART仪器，主要是更复杂的仪器，如阀门控制器和流量计。然后从那里开始建立,”作为一个公认的物联网迷，Schmidt将对连续、全时访问HART数据的兴趣日益增长归功于企业的数字化转型计划据Robert Sentz说，3M公司是那些近年来重新强调它可以从持续访问HART数据中获得价值的最终用户公司之一。
他说:”我们正越来越多地使用来自智能阀门定位器、智能压力、温度和流量仪表的可用诊断数据，”。事实上，该公司正将其运营的未来押在数字技术上，如性能驱动的分析和由仪器数据支持的规定性维护。所有的 HART信息几乎都是在”不确定”的情况下产生的。
与过程测量、过程控制部分本身一样关键，”Sentz 说。”通过模拟环路的HART非常强大，但它也很慢，”Sentz补充说。”因此，我对利用Ethernet-APL和 HART-IP进一步提高工厂性能和可用性的潜力感到非常兴奋”。
虽然HART-IP over Ethernet-APL将极大地改善当今仪 器中数据的可及性和实用性，但Ethernet-APL旅程的第二段将把这种新的速度与更高的仪器功率和协议独立性结合 起来。启动一个全新的、具有变革可能性的世界。
增强能力
更高的带宽和更多的可用功率将使今天的过程仪器制 造商能够在他们的下一代，支持以太网的APL设备中创造 新的价值来源。例如，未来的压力发射器可能包括多个自 动测距的传感器，这将使一个特定的发射器能够覆盖更广 泛的区域。
艾默生应用技术高级总监Jonas Berge设想，在不牺 牲精确性的情况下，在各种压力范围内使用。值得注意 的是，这将解决需要为各种应用储备大量压力转换器的问题。
同样，更多的可用功率将使两线制流量计的制造商能 够增加科里奥利或磁网流管的激励信号，从而实现更高的 降压比--在低流速下更精确的测量。它还将使两线制、以 太网-APL流量计能够处理比目前更大的管道尺寸。
更多的可用功率还可以使双线流量计连续进行更广泛的过程诊断，例如，检测科里奥利计管的腐蚀情况，安装 人员Andy Kravitz说。
目前，腐蚀的负面影响可以通过后动智能电表验证测 试来检测。然而，由于当合协议的速度，大多数用户只能在问题影响到电表性能后收到一个通过/失败的信号提醒 他们。有了Ethernet-APL，用户将能够轻松地将基础诊断 变量拉入他们的分析系统。”实际上，他们监测电表腐蚀的能力将从被动变为主动，使他们能够在电表故障发生之 前缓解问题，”Kravitz解释说。
过程中引起的测量噪声是当今许多传感器的问题，增 加了Berge.但随着微处理器功率的增加，未来的传感器可 能具有更先进的信号处理，以克服噪声的影响。而在极端 情况下，传感器可能能够利用远程服务器的能力来提供进 一步的分析。”也许下一代非侵入式超声波流量计的性 能将高到足以计算热交换器的质量和能量平衡，”Berge 说。”这将解决不得不切割和焊接管道或以其他方式破坏 工艺以获得可靠的流量测量的问题”。压降、流量、振动 和声学噪音是检测和预判控制阀故障的有用输入，但通常 在常规基础上没有测量。有了Ethernet-APL网络，测量和 整合这些数据将变得更加实际。
外部变量进入阀门诊断，以提供更多的预测性和规范性分析
艾默生阀门仪表端口经理Kurtis Jensen预测，数字阀门控制器等仪器的诊断范围也将开始包括网络上”同行” 设备的其他相关数据。他预测说:”仪器将变得更有过程意识”。”如果我的阀门控制器显示阀门已经关闭，但在下游孔板上仍有压力下降，它可以告诉我有问题”。更广泛地说，Ethernet-APL将使我们有可能利用仪器的更全面地测量辅助变量。例如，对工厂所有仪器点的环境温度的 测量可用于创建整个设施的热力图，提供火灾或火灾危险的早期检测。今天，大多数现场仪器已经包括这种辅助测量，但它们通常没有得到利用。
以太网络-APL技术的另一个变革性方面将是取代过程环境中使用的特定应用网络的拼凑，建立一个单一的、 统一的网络架构。例如，今天的可寻址火灾和气体(F&G) 探测器使用专有应用协议。因此需要专用网络。在未来， 各种类型的F&G探测器可能会与工厂的其他仪器设备共享 同一个以太网-APL/HART-IP网络。这样的解决方案可能 会更经济地部署，允许更多的探测器更好地覆盖狭小的空 间，如海上钻机和生产单位。这些设备将更加安全，系统 也因此更容易维护。
以太网-APL仪器网络的一个重要的新功能实际上与 仪器没有关系。相反，它是内置于网络本身的。有时被称 为智能网络，Analoa Devices提供的通信芯片持续测量噪 声水平。在每个网段上，如果链路质量下降，可以发出警 报。模拟设备公司的市场经理Fiona Treacy解释说，设备可以定期运行这种链路质量诊断，如果有问题，诊断甚至可以指出问题的位置。”她说:”我们可以把问题的位置 精确到1%以内。”因此，对于一公里你可以在几米40范围内分辨出短路的位置”。
新颖的设备，互补的协议工业界的一些人设想，实时数字现场网络仅仅是使用数字HART-IP信号替换4-20mA 过程变量、控制信号和二次诊断及配置数据。但是，其可能性远远大于简单地增强HART-IP的能力。
目前的现场仪器，并迅速与能够将其用于工作的人 和应用程序共享其数据。相反，我们还应该认识到，以 太网-AL有可能使全新类型的现场仪器解决以前未解决的问题。
30年前，在一个压力变送器中设置范围而不应用输入可能是令人印象深刻的.但今天我们对一个”智能”设 备的期望要高得多。我们应该期待其他耗时的任务能够以类似的方式被消除或简化。随着4-20mA信号被全数字以太网上的HART-IP所取代APL的基础设施、现场仪器 将最终能够从改变我们日常生活中的计算和通信的巨大技术进步中受益。
事实上，今天人们对新的工业智能设备的期望应该 以移动电话网络带来的突破为榜样。一日GMS网络支持 GPRS数据，不久就会出现第一个智能手机。我们没有意 识到:智能手机是一个成熟的袖珍电脑和通讯器，同时还 可以打电话。因此，对工业的未来的期望不应该只是更好的发射器，还应该是新的现场设备类别。
除其他影响外，工厂运营的数字化意味着许多迄今 为止由操作员用便携式测试仪手动完成的监测任务将由 永久安装的传感器连续和自动地完成。这方面常见的例子包括振动、温度、声学噪音和腐蚀(壁厚)测量。
共享共同的以太网-APL主干的可听噪声传感器(麦克 风)可用于识别噪声热点，帮助确保对员工的保护措施、 邻近社区的安宁和遵守不断变化的法律。更严格的法 规。以太网-APL网络的丰富功率和高带宽也可以实现噪 声频谱分析，识别噪声源，并可能从噪声模式的变化中 诊断出工艺和设备问题。
机器视觉已经在离散制造业中使用多年了。在未 来，也许会有两线制红外摄像机用于液体泄漏/溢出检测，与其他设备共享同一个以太网-APL网络。而不是用 便携式热像仪来测量设备温度，可能会有永久安装的两 线制热像仪来自动进行人工检查。其他可能的应用包括火炬监测和烟雾检测，识别未经授权的人侵者，以及授 权人员正确使用个人防护设备。所有这些措施都可以减少危险并改善安全和安保。
现场安装的两线制振动传感器与其他现场设备共享 相同的HART-IP over Ethernet-APL网络，将来可以支持 复杂的快速傅立叶变换(FFT)边缘分析，以防止泵、风扇 和其他旋转设备迅速出现问题。运营、维护和可靠性人 员甚至可以通过直播的振动频谱(包括波形和轨道)进行协 作，以更好地了解潜在问题。
虽然HART-IP over Ethernet-APL适合这些新设备中 的许多，但其他设备将通过其他以太网应用协议(通常为该类型的设备专门开发)进行最佳操作。以太网-APL的一 个关键属性是，与以前的现场设备通信替代方案相反， 它是非排他性的。也就是说，各种应用协议可以同时使 用，甚至在同一对电线上。在工业方面，HART-IP可以 与Profinet、EtherNet/IP、OPC UA和其他协议共存。
同时，它也可以与非自动化协议，如RTP或RTSP的数字视频共存。 因此，网络上的所有设备不需要使用相同的协议。 甚至不是所有的指令。一个使用HART-IP的变送器和一个 使用Profinet的阀门甚至可以参与到同一个控制回路中， 但中间的控制器必须能够处理两种协议。
一个更透明的未来
将Ethernet-APL与HART-IP一起实施的一个关键优势是 支持HART的广泛的全球互操作性生态系统，以及整个行业 对HART和支持它的工具和工作流程的熟悉程度。维护这一 共同点对于缓解行业向以太网-APL的过渡至关重要。
从长远来看，更高的带宽和更强大的设备将使最终用户对底层协议的理解变得不那么重要，艾默生Au-tomation Solutions公司首席技术官Peter Zornio预测说。” 最终，谈论某个设备是否使用HART-IP、Profinet或EtherNet/IP就像谈论我们的手机是否使用CDMA或TDMA”同样，智能设备管理软件有望将现场设备的管理从现场设 备集成技术和基础配置文件的细节中抽象出来。
然而，在短期内，不会消失的是互操作性生态系 统，它是市场上每个分布式控制系统(DCS)和资产管理系统的HART配置和管理工具的基础，Zornio强调说。” 当你坐在DCS上配置一个新的以太网-APL设备时，你不 必关心新的物理网络或协议--它只是一个HART设备，就 像一个HART设备。4-20mA HART和WirelessHART设 备，”他说。”当然，更多的数据比过去快得多。如果 我们能在不改变大量流程的情况下实现这种影响，我们 就实现了我们的目标”。
