PROFINET over Ethernet-APL 控制系统（5）——多家制造商的解决方案

剑指工控星期二, 06/17/2025 - 10:28 发表

剑指工控仪表客厅

PROFINET over Ethernet-APL 控制系统

以太网是一种局域网规范，工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，过程现场网络（PROcess FIeld NET，PROFINET）是一种在工业以太网上运行的实时技术规范。

本系列文章将先概述PROFINET，再介绍PROFINET与工业以太网/以太网、 PROFINET 与PROFIBUS、PROFINET与Ethernet-APL、PROFINET与PROFIsafe的关系，最后就 PROFINET over APL的测试和应用做详细的论述。

往期回顾

6 PROFINET over APL

PROFINET over APL是PROFINET工业通信标准中的一项技术，这将使成熟的PROFINET技术增添很多功能，使其“增值”。

6.2 多家制造商的解决方案

图14是德国P+F（Pepperl+Fuchs，倍加福）公司的PROFINET over APL解决方案，它在Ethernet-APL 现场交换机或称之为远程 I/O 单元里提供以下连接： Ethernet-APL的任何协议的现场仪表通过现场交换机1接入；PROFIBUS-PA现场总线仪表通过现场交换机2接入；任何模拟信号、带或不带HART的现场仪表通过远程 I/O 单元3接入并转换成Ethernet-APL信息。现场交换机、远程 I/O 单元连接到作为Ethernet骨干网的PROFINET网络上，再与设备资产管理站、工程师站连接，也可通过网关防火墙连接到云应用。而上面提到的P+F公司的现场交换机2，通常具有双模方式，内置PROFIBUS-PA代理，这样它既可以接入 Ethernet-APL协议的仪表，也可以接入PROFIBUS-PA现场总线仪表。

图14 PROFINET over APL的一种架构图

德国羧福汀(Softing)公司的PROFINET over APL解决方案里也有具有双模方式、内置PROFIBUS-PA代理的Ethernet-APL现场交换机，如aplSwitch Field PA的交换机。aplSwitch现场交换机可创建一个额外的PROFIBUS-PA网段，然后PROFIBUS-PA现场总线仪表逐一连接到现场交换机，这样在PROFINET控制器中可以访问来自PROFIBUS-PA现场总线仪表的数据（见图15）。

图15 由 aplSwitch现场交换机构成的Ethernet-APL网络

羧福汀公司的pnGate PA是PROFINET-PROFIBUS-PA代理主网关，可将PROFIBUS-PA现场总线仪表集成到PROFINET网络中，危险场合的PROFIBUS-PA现场总线仪表可通过安全栅接入主网关，主网关再通过PROFINET网络接入以太网交换机，所传送的信息可由控制系统、装置资产管理系统等共享（见图16）。pnGate PA有两个规格，分别可接入2个、4个PROFIBUS-PA网段，最多可用于32台、64台PROFIBUS-PA现场总线仪表。pnGate PA主网关既是一台PROFINET设备，又充当PROFIBUS-PA现场总线仪表的主代理。

图16 pnGate PA主网关将PROFIBUS-PA现场设备集成到PROFINET网络

从图16可见，与aplSwitch现场交换机不同的有两点：一是pnGate PA是单模方式，只能接入PROFIBUS-PA现场总线仪表，不能接入Ethernet-APL仪表；二是PROFIBUS-PA现场总线仪表的接入方式是以网段形式接入一组设备，而aplSwitch是一台台PROFIBUS-PA现场总线仪表点对点接入。所以当现场已安装PROFIBUS DP/PA耦合器时，可以简单将连接到耦合器的PROFIBUS-PA网段直接以网段形式转接到pnGate PA，不需要更多的修改。

德国羧福汀公司的pnGate PB主网关除了可接入PROFIBUS-PA现场总线仪表外（见图17左下方），还可将PROFIBUS-DP现场设备集成到PROFINET网络中（见图17右下方）。pnGate PB有两个规格，分别可接入1个、2个PROFIBUS-PA网段，最多可用于16台、32台PROFIBUS-PA现场总线仪表。

图17 pnGate PB主网关将PROFIBUS-DP/PA现场设备集成到PROFINET网络

以往，由于标准以太网的限制，PROFINET电缆不能直接连接到位于危险环境中的现场设备上，现在PROFIBUS-PA可以接入上述的Ethernet-APL现场交换机或主网关，这样PROFINET最终可以覆盖位于危险环境中的现场设备，其中PROFIBUS-PA是允许在Ex Zone 1和0连接的现场总线仪表。

从上面的pnGate PA、pnGate PB主网关的功能介绍中，我们还可以把这种主网关称之为PA现场总线仪表的现场交换机。在将PROFIBUS-PA现场总线仪表集成到PROFINET网络里时，不需要像以往那样，先将PROFIBUS-PA作PA/DP转换才能进入PROFINET网络，而是跨越PROFIBUS-DP中间段，直接连接到PROFINET网络。这就像图10中所介绍的紧凑型现场单元CFU一样，直接完成PROFIBUS-PA对PROFINET的网络转换。

在中控技术的交换机产品中，也有一款具有双模方式的产品，它是24口交换机，既可以接入Ethernet-APL设备，也可以一对一地接入PROFIBUS-PA现场总线仪表（见图18）。

图18 中控技术的AEF6224现场交换机

一些欧洲厂家还开发了具有PROFINET-APL功能的过程测量仪表，如E+H公司最近推出的CEREBAR PMP71B压力变送器（见图19），它是APL现场仪表，可以连接到APL现场交换机，但它同时要通过PNO(PROFIBUS 用户组织)的认证和注册，要符合PROFINET设备的测试规范，符合PROFINET安全等级—网络负载等级的要求，要作互操作性认证。它采用的是10BASE-T1L通信协议，是具有Ethernet-APL功能的PROFINET仪表。