Ethernet-APL——网络拓扑结构

| 三种独立的应用场景——适用于短距离小型网络和长距离大型网络！

Ethernet-APL（Advanced Physical Layer，高级物理层）是过程工业的新标准。它基于IEEE 802.3cg的10BASE-T1L规范，并通过使用两线制以太网来连接到现场设备。Ethernet-APL的主要优势是互操作性和灵活性（通过现场设备的无缝连接和信息层上的快速数据传输来实现），无论是在短距离的小型网络还是在长距离的大型网络中。对于过程工业而言，更关键的是，Ethernet-APL还支持Ex Zones 0、1和2中的点燃保护（Ignition Protection）本质安全型“i”。通过使用Ethernet-APL技术，未来实现自动化网络的数字化将变得更加容易。

| Ethernet-APL支持多种网络拓扑结构

考虑到工厂类型多种多样，还涉及到了各种网络模型，特别是工厂规模，因此网络系统应易于扩展且成本低廉，并且应该支持冗余功能，同时能够满足过程工业的特殊要求，包括在恶劣环境或潜在爆炸性环境中运行。Ethernet-APL工程指南描述了Ethernet-APL网络的多种网络拓扑结构，但是在所有拓扑结构中Ethernet-APL的支线情况都是相同的。Ethernet-APL设备可以通过IV类线缆（不超过200米）连接到交换机，并以10Mbps的传输速率进行通信。接下来我们将对其中的三种拓扑结构进行详细的介绍。

拓扑结构1：

APL现场交换机直接连接到标准工业以太网网络，并且安装环境的配置在很大程度上决定了APL交换机的安装位置——在控制柜中还是在现场。在此拓扑结构中，APL交换机使用的是普通的铜缆或光纤来直接连接到控制网络，并且这部分网络的典型传输速率为100Mbps。这种拓扑结构类似于今天的现场总线结构，旨在适应当时的旧改工厂。由于那时还无法预见数字化的发展趋势，因此其过程控制远远达不到今天的要求，然而现在需要跟上21世纪的发展。

拓扑结构2和3：

这两种拓扑结构的网络与上面的第一种类似，不过他们的区别在于前者即“拓扑结构2和3”使用了带有传统APL交换机的中继技术。而根据APL交换机是否带电源，前者又分为了两种不同的拓扑结构，一种是选择部署带有自主电源供应的APL电源交换机，另一种是部署需要使用额外供电的APL现场交换机。

就ATEX环境中的安装而言，Ethernet-APL使用了2-WISE防爆模型（2线本质安全以太网），并且该模型是建立在久经验证的FISCO（Fieldbus Intrinsically Safe Concept，现场总线本质安全概念）模型之上的。

| 网络稳定性——困扰工厂运营商的一大问题

为了确保PROFINET网络能够稳定运行且不发生故障，则必须监控Ethernet-APL设备所承受的网络负载。持续控制负载峰值可以防止由于过载而导致单个设备的零星故障。正如IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气和电子工程师协会）所设想的那样——当交换机中的网络从100Mbps过渡到10Mbps时，100Mbps控制网络中较高的网络负载会对10Mbps支线上的Ethernet-APL设备造成严重影响。这是因为与控制网络相比，Ethernet-APL支线上的数据吞吐量仅为控制网络的10%，因此需要通过设置网络负载速率来限制交换机端口的入口和出口数据流量。