PROFINET over Ethernet-APL 控制系统（12） ——PROFINET over APL的应用

剑指工控星期三, 08/13/2025 - 18:28 发表

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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

9 PROFINET over APL的应用

9.1 巴斯夫与ABB的湛江一体化项目

巴斯夫湛江一体化项目位于广东省湛江市东海岛，是德国巴斯夫公司在华独资石化综合项目。项目包括一个年产100万吨乙烯装置（含蒸汽裂解装置、裂解汽油加氢装置、芳烃抽提装置)、66/90 万吨/年环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）装置以及数个面向消费市场的产品和解决方案生产装置，项目计划于2025年建设完工投入生产运行，目前已有部分装置投入运行。

巴斯夫团队已于2023年在欧洲的一个试点工厂安装Ethernet-APL技术，巴斯夫湛江一体化项目所采用的ABB Ability 800xA控制系统融合了Ethernet-APL、PROFINET技术，其AC 800M过程控制器的PROFINET通信接口(CI871A)与新一代Ethernet-APL设备(基于PA-Profile V4.02的PROFINET)一起为统一、经济高效的通信和设备互操作性提供了最终解决方案。PI国际2024年1月9日报告称，他们已经成功完成了用户要求的认证测试，包括在危险过程自动化应用中使用PROFINET的Ethernet-APL的认证测试。

该项目要求DCS现场仪表须是PROFIBUS-PA现场总线仪表，包括开关阀使用的PA协议控制器和控制阀使用的PA协议智能定位器。但仍有资料说现场仪表还有APL仪表，这种说法可能是对的，因为目前制造厂家已经可以提供很多类别的APL仪表，如一般的压力、温度、流量、物位等类别的APL仪表。

项目要求APL现场交换机留有未来升级到APL仪表的预留接口。PROFIBUS-PA现场总线仪表和APL仪表接入APL现场交换机，然后通过冗余环网和PROFINET协议接入机柜室交换机网络。PROFIBUS-PA现场总线仪表支持从DCS侧进行配置和诊断。部分未带PROFIBUS-PA和Ethernet-APL协议的仪表，可通过支持PROFINET的远程I/O接入环网(见图35)。SIS安全仪表系统曾考虑使用支持PROFIsafe的智能仪表，但限于目前的安全设计标准，仍然使用4~20mA/HART仪表。

图35 融合Ethernet-APL、PROFINET技术的ABB Ability 800xA控制系统架构

巴斯夫项目DCS控制系统全面使用PROFIBUS－PA现场总线仪表、APL仪表以及PROFINET协议，这是巴斯夫项目的欧洲技术背景和现实情况决定的。PROFIBUS－PA现场总线仪表保证了当前的仪表智能化水平，而APL仪表保证了未来的仪表智能化水平。另外，PROFINET协议在石化流程工业的大规模应用对PROFINET以及欧洲技术标准和自动化产业的发展有重大意义。

据介绍，作为可扩展的解决方案，可通过单个 PROFINET 网络将多达 252 台PROFIBUS－PA现场总线仪表/APL仪表连接到控制器。每个控制器通常可处理三个 PROFINET 通信环网：两个用于连接PROFIBUS－PA现场总线仪表/ APL 仪表，一个用于连接PROFINET的电气设备。此外，通过同一PROFINET环网连接的远程 I/O（如 ABB Select I/O）用于收集来自非 PROFIBUS－PA现场总线仪表/ APL 仪表的信号。

I/O柜采用标准化智能远程机柜设计，组装完成后，无需进行工厂验收测试FAT，也无需连接控制器，可以直接发到现场进行接线与模块测试。现场人员可以直接利用笔记本电脑进行回路检查、仪表配置。中央控制室的机柜只保留交换机和控制器，中央控制室到现场仅保留光缆和电源电缆；从而大幅节省信号线缆、桥架等材料和施工敷设工程成本，同时也缩短了安装工程周期。

以往工厂设计、安装、调试的流程是串联流程，一项工作完成后才可进行下一项工作，而采用基于Ethernet-APL技术的标准化智能远程机柜设计后，硬件设计与软件设计、现场接线/测试与软件测试都可以解除耦合关系，并行执行，这样极大地节省了现场调试时间（见图36）。

图36 软硬件解耦后的工程实施流程

巴斯夫湛江一体化项目DCS控制系统全面使用PROFIBUS－PA现场总线仪表、Ethernet-APL现场仪表以及PROFINET协议，这是该项目的欧洲技术背景和前期大量Ethernet-APL测试评估工作基础上做出的决策。

在2021年6月Ethernet-APL技术没有正式发布的情况下巴斯夫公司果断决策使用Ethernet-APL技术，这是全球第一个全面采用双线以太网技术的超大型企业，PROFINET over APL技术在石化流程工业的大规模应用对PROFINET、Ethernet-APL技术发展以及全球自动化产业的发展有重大意义。

未完待续