【白皮书】用于过程工业的PROFINET

过程工业通过使用现场总线技术来实现其生产线的自动化，例如PROFIBUS PA、FOUNDATION Fieldbus H1等现场总线。这些专为过程自动化需求而量身定制的现场总线，不仅可支持数字通信和制造商的中立设备更换，还可降低布线要求。因此，在过去的20到25年间，很多过程自动化系统采用了现场总线技术，并从中获益。

工业4.0、工业物联网或大数据的过程制造升级需要边缘网络标准。然而对于工业用户而言，为了能够实现远程和高速地处理来自现场设备的大量过程/诊断数据，他们需要将基于以太网的通信标准应用到现场级别，以使现场级别的所有数据均可被用于工业4.0应用。借助以太网来连接现场设备，可将现场数据从控制层传输到更高的级别（例如DCS和MES），然后可以根据需要再将数据传输到云端。

虽然工厂自动化行业已经完成了从传统现场总线通信到基于以太网的现场级通信解决方案的迁移，但过程工业在实现同样的迁移之前却面临着许多问题。其中一个问题就是如何保证必要的防爆等级，不过现在该问题和其他基于以太网的过程自动化应用要求可以通过Softing提供的产品方案来得到解决。例如，网关代理技术便是其中的一种解决方案，通过这种技术可将PROFIBUS PA段与PROFINET直接集成；还有的解决方案是采用新型的传输技术——高级物理层（APL），它旨在让以太网能够完全兼容并部署在防爆环境中。

Softing提供的pnGate PA网关产品可以直接将防爆区域中的PROFIBUS PA网络连接到PROFINET，而无需PROFIBUS DP中间段。由此，工业用户可以通过使用该网关来实施面向未来的部署，从而获得总线诊断和冗余等高可用性功能优势。此外，pnGate PA网关可安装到PROFINET网络上，以代替之前的DP/PA段耦合器（PA段通过DP/PA耦合器来连接到PROFIBUS DP）。该网关还可同时充当PROFINET设备（IO）和PROFIBUS PA主站，从而满足了过程制造的各项基本要求，尤其是对PROFINET冗余部署的支持，以保证其高水平的可用性。pnGate PA网关本身也易于集成，例如，用户可以通过使用FDI（FDT/DTM工具）等标准集成工具，来直接进行设备参数化配置。

（pnGate PA集成方案）

在将以太网推广到现场之前，通过网关与代理模块来实现PROFINET与PROFIBUS PA网段的连接是一个重要的里程碑。而APL（高级物理层）则是更进一步的方案——为未来基于IP的现场通信开发一个新的物理层，旨在将基于以太网的通信应用到过程工业中的现场级别。APL可用于回路供电和本质安全设备，允许10/100Mbit/s的传输速度，并确保可以继续使用现有的二线制现场总线。以太网APL不仅充分利用了互联网技术和高速通信从而实现了过程工厂的数字化，还从根本上简化了仪器和自动化系统的安装、配置和维护。

以太网APL的出现加速了OT与IT技术的融合进程，但是也给设备制造商带来了新的挑战——如何快速地将现有的总线设备升级到未来的APL设备。对此，Softing提供了commModule APL嵌入式方案，可帮助用户尽快实现过程自动化设备的APL通信。该方案采用了一种经济高效的硬件模块——commModule APL，它可为现场设备提供连接到以太网APL的接口。现有的HART和Modbus设备通过集成该模块，还可直接迁移到以太网APL上。此外，集成commModule APL模块还为现场设备能够通过以太网APL进行PROFINET、EtherNet/IP和OPC UA等以太网协议通信奠定了基础。

（commModule APL嵌入式模块）

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