过程自动化领域使用工业以太网已经很多年，但真正到了压力变送器、流量计、液位仪表和阀门定位器所在的现场层，情况一直与工厂控制室不太一样。PLC、DCS服务器、操作站和工业交换机之间早已可以采用高速以太网连接，最靠近生产设备的一层却仍然大量使用4—20mA、HART以及各种现场总线。造成这种差异的原因并不只是旧设备没有更新，流程工业现场往往线路很长，还可能存在易燃易爆区域，一根电缆除了通信，还要为现场仪表供电。普通办公室或者控制柜里的以太网方案无法直接解决这些问题。当地时间8月25日，由FieldComm Group、ODVA、PI North America和OPC Foundation共同组织的Ethernet-APL Roadshow将在美国北卡罗来纳州罗利举行，议题已经从单纯介绍标准转向现场安装、工程设计、安全、实际部署以及老厂改造，这说明两线制以太网正在进一步进入具体工程应用阶段。

Ethernet-APL的核心并不是把普通网线直接拉到仪表旁边，而是在单对线以太网10base-T1L基础上针对过程工业现场重新定义物理层。按照FieldComm Group公布的技术规格，其通信速率为10Mbit/s全双工，线路最长可达到1000米，并可通过两根导线同时完成数据通信和现场设备供电。在典型结构中，主干线路可以达到1000米，连接现场仪表的支线最长可达到200米，同时还考虑了危险区域和本质安全应用。与办公室里的千兆以太网相比，10Mbit/s并不算快，但对于过去长期依靠低速仪表通信的过程现场已经有明显提升，而且真正需要解决的是距离、供电、危险环境和可靠性，而不是简单追求更高的峰值带宽。

这类技术对现场仪表最直接的影响，是设备能够传输的数据不再局限于一个过程测量值。传统4—20mA系统中，一台压力变送器最主要的任务就是把压力转换成电流信号送回控制系统，即使采用HART叠加数字通信，可用于持续交换的数据量仍然有限。现在越来越多智能仪表除了测量压力、流量或者液位，还能够提供传感器状态、内部温度、诊断信息、校准记录以及设备配置数据。如果通信能力不足，这些信息往往只能在现场维护时读取，没有真正进入工厂日常运行系统。Ethernet-APL提高现场层的数据传输能力以后，仪表提供的诊断信息更容易被控制系统、资产管理平台和维护软件持续使用，这也是其价值比单纯“通信速度更快”更加实际的地方。FieldComm Group将其定位为把以太网直接延伸到现场设备，并明确支持HART-IP、EtherNet/IP、PROFINET等以太网协议在相应体系中运行。

对于大型流程工厂来说，现场数据增加以后，维护方式可能比控制方式更先发生变化。一座化工厂、炼化装置或者水处理设施可能安装数千台仪表，正常情况下操作人员最关心的是过程值，但维修部门更关心仪表本身有没有漂移、阀门动作是不是变慢、电子部件有没有异常以及设备是否接近维护周期。如果这些数据只能由维护人员带着专用工具逐台到现场读取，智能仪表的大量诊断功能实际上很难得到充分使用。现场以太网化以后，设备信息能够沿着同一套网络进入上层系统，维修人员理论上可以先从控制室判断异常设备，再决定是否需要到现场检查。对于分布范围很大的连续生产装置，这种变化带来的价值可能比单纯减少几根通信线更加明显。

但Ethernet-APL并不意味着已经运行多年的4—20mA、HART和现场总线会迅速消失。流程工业设备生命周期很长，一套装置连续使用二三十年并不少见，现场仪表只要能够稳定工作，企业通常不会为了采用新的网络技术而一次性全部更换。从目前Ethernet-APL组织公布的工程路线来看，老厂改造本身就是重要应用方向之一，技术设计也考虑到使用既有两线制电缆的可能性。不过，“可以利用部分现有电缆基础设施”并不等于所有旧线缆都能够直接继续使用，实际项目仍然需要检查电缆类型、长度、屏蔽、网络拓扑、防爆要求以及现有设备兼容情况。对已经运行的工厂而言，更可能出现的是新设备和改造区域逐步采用Ethernet-APL，而不是一次性拆除全部传统仪表线路。

现场网络发生变化以后，工业连接器、接线端子和电缆组件同样会面对新的要求。传统模拟量信号在很多情况下只需要保证线路连续和屏蔽可靠，而以太网通信对线路阻抗、连接质量和网络结构更加敏感。Ethernet-APL采用两线制结构，并保留流程工业熟悉的主干与支线设计，现场仍然需要开关设备、接线箱、连接端子和电缆接口。一个连接位置如果因为腐蚀、松动或者施工不规范造成信号质量下降，影响的不再只是一个简单模拟量，还可能直接造成现场设备网络通信异常。因此，仪表通信数字化程度越高，连接器和现场布线并不会变得无关紧要，相反，基础连接质量会更加直接地影响系统稳定性。

危险区域则是Ethernet-APL与很多普通工业以太网方案之间最明显的区别之一。化工、油气和部分制药生产现场存在可燃气体或者粉尘，对电气设备能量和防爆结构有严格限制。Ethernet-APL从设计阶段就考虑本质安全应用，并通过2-WISE等相关技术框架支持危险区域设备连接。按照官方技术资料，其支线设计可覆盖Zone 0等应用条件，但最终设备能否安装在具体危险区域，仍然必须看对应产品的实际防爆认证和系统设计，不能只因为使用Ethernet-APL就默认整套设备自动满足防爆要求。这也是过程自动化网络与普通工厂办公网络之间不能简单类比的地方。

此次罗利Roadshow的参展和技术展示企业包括Beckhoff、Emerson、Endress+Hauser、KROHNE、Pepperl+Fuchs、Phoenix Contact、Softing、VEGA以及其他过程自动化和工业通信厂商。活动安排的内容不仅包括Ethernet-APL技术原理，还包括安装与工程实践、网络安全、实际部署经验以及从现场设备到控制器的端到端应用。这种参与结构值得注意，因为一种现场通信方式能否真正进入工厂，并不取决于某一家控制器厂商是否推出产品，而需要仪表、交换设备、控制系统、网络基础设施以及工程工具共同形成可用生态。只有流量计、压力仪表、阀门定位器、现场交换机和控制器之间能够按照统一规则稳定通信，用户才可能真正把它用于大型工程。

对工业自动化市场而言，这一变化还有一个更长期的影响。过去流程工厂的信息结构往往分得很清楚：现场仪表负责测量，DCS负责控制，上层计算机负责生产数据和管理。现场设备能够提供的信息有限，各层之间的数据边界也比较固定。现在压力变送器、流量计和阀门控制器本身已经拥有越来越多诊断能力，如果现场网络能够直接承载这些数据，控制层、维护层和资产管理层之间的关系就会开始变化。设备运行数据不必等到发生故障后再人工读取，而可以成为工厂日常状态监测的一部分。

当然，目前仍不适合把Ethernet-APL描述成已经全面替代传统过程仪表通信的新标准。标准、产品和工程体系已经形成，市场上也已有实际设备，但不同工厂的改造周期、仪表数量、危险区域条件和投资计划差别很大，大规模普及仍然需要时间。8月25日罗利活动真正值得关注的地方，也不是又出现了一种工业通信名称，而是相关行业组织和主要自动化厂商已经开始把讨论重点从“技术能不能实现”转向“老工厂怎样改、现场怎样安装、不同厂家怎样互通以及实际工程如何运行”。

对于工控行业来说，现场通信向以太网体系继续延伸之后，压力、流量、液位、阀门、工业交换机、现场I/O以及工业连接产品之间的关系会变得更加紧密。过去一个连接器主要负责把一台仪表的信号可靠送回控制柜，今后同样一段现场连接可能同时承载测量数据、设备诊断和维护信息。工业现场真正发生的变化，并不是两根线变成了“网线”这么简单，而是最靠近生产过程的那一层设备，开始获得与上层自动化系统更加直接的数据通道。