照亮前行之路：FPSO防爆照明
照亮前行之路：FPSO防爆照明
照明对于浮式生产储卸油装置（FPSO）的安全和高效运行至关重要。这些船只在危险环境中作业，适当的照明系统可以决定操作是否顺利进行，以及是否会发生安全事故。防爆照明系统对于FPSO尤为关键，能够确保在可能存在可燃气体或蒸气的区域提供足够的能见度。本文将探讨FPSO上照明的重要性，以及先进技术如何解决安全挑战。
现场总线技术在过程工业中仍未完全被接受。当它们在20世纪90年代首次推出时，其安装和维护的复杂性尤其被低估了。Ethernet-APL 的开发人员从中吸取了许多教训，并提出了一项助力现场层级数字化实现突破性进展的技术。
在20世纪90年代，过程现场总线（如Profibus） 和基金会现场总线（Foundation Fieldbus） 的引入被宣称为过程工业的革命性一步。这些数字通信协议背后的理念是促进自动化并取代传统的模拟信号传输。但这种热情很快就消退了，因为承诺的好处并未在实践中如期望的那样实现。相关利益方低估了技术的复杂性——这导致它在用户中也并不太受欢迎。如今，Ethernet-APL 标志着该行业的一个重要技术里程碑，但这次不会重蹈过去的覆辙。那时的现场总线技术虽提供了令人印象深刻的功能，却在许多关键领域折戟。
错误1：安装和维护的复杂性
现场总线技术在过程工业的初期阶段充斥着各种竞争系统：Profibus DP/PA、基金会现场总线（Foundation Fieldbus），以及 Modbus、Interbus 和 World FIP，它们都承诺通过使用单一总线来减少布线工作量。然而，现实更为复杂。这种多样性导致了混乱和兼容性问题，而市场的分裂使情况雪上加霜。此外，实践中发现，规划人员和操作人员常常严重低估了规划与安装所涉及的工作量。为实现无误安装，工程师必须对新系统具备深入的技术理解。更为严重的是，不完善的布线文档常常给故障排查和维护带来问题。
错误2：巨大的培训需求和知识缺乏
现场总线系统需要专门的知识，而这在许多公司和系统中并不具备。久经验证的模拟4-20 mA 电流信号技术掌握起来并不难，但数字现场总线技术使用效果并不直观。导致员工的培训需求增大，许多人面对新技术时感到不知所措。这常常导致系统操作和维护中出现错误，使得该技术在工程师中更加不受欢迎。
错误3：缺乏灵活性
另一个问题是现场总线架构的僵化。扩展或调整系统通常是复杂且昂贵，这使得许多公司对投资该技术望而却步。尤其在灵活性和可扩展性日益重要的时代，这些限制构成了显著短板。
错误4：诊断功能不足
尽管现场总线在理论上提供了先进的诊断功能，但这些信息往往难以获取。用户必须使用特殊的工具和软件来定位故障，这延长了故障响应时间，并导致生产不必要的延误。不仅如此，诊断通常是“事后反应式”的，意味着问题只有在已发展到严重阶段时才会被发现。
错误5：缺乏标准化
不同现场总线协议之间的竞争导致了行业不确定性。当时缺乏能使业界统一于单一系统的标准化规范。这为现场总线技术的普及设立了额外障碍。
ETHERNET-APL：吸取教训，保障未来
Ethernet-APL（高级物理层） 是一项旨在避免所有上述错误的新技术。它的开发基于从现场总线技术的挫折中吸取教训，有潜力且持久地变革工业。
优势1：安装更简单，传输距离更远
Ethernet-APL 是一项基于 IEEE 802.3cg (10BASE-T1L) 国际标准的2线制以太网解决方案。这意味着它构建在熟悉且成熟的技术之上，可实现最远1000米的现场设备连接。同时，它能通过同一对线路为这些设备供电（以太网供电概念延伸）——这对于过程工业中的大型工厂尤为便利。当前用于现场总线安装的 A 型电缆可以继续使用，这最大限度地减少了现有系统改造的工作量，使得向 Ethernet-APL 过渡特别具有吸引力。
优势2：培训需求最小化
Ethernet-APL 的一个主要优点是显著降低了培训需求。由于该技术基于通用的以太网标准——一种绝大多数工程师都已掌握的网络技术——用户已具备相关的知识基础。这使得针对 Ethernet-APL 的特定培训和使用变得容易得多。
优势3：借助灵活网络拓扑实现灵活性
星型或干线（Trunk/Spur）拓扑
Ethernet-APL 支持构建两种主要网络类型：典型的以太网星型拓扑，或更适合过程行业的干线-支线拓扑。这种灵活性使网络基础设施能适应各系统的特定需求。干线-支线拓扑的优势在大型工厂中尤为突出，其单段范围可达1000米。两种拓扑都使用交换机：在干线-支线中，供电交换机将标准的4线以太网转换为2线的 Ethernet-APL 网络并通过干线供电；两种方案都使用可安装在危险区域 Zone 1 的现场交换机，为连接的现场设备提供本质安全电源。
本质安全（Ex i）验证简化
由于 Ethernet-APL 中每个现场设备都通过明确定义的电缆连接，因此基于新建立的 IEC TS 60079-47 (2-WISE) 标准为过程工厂提供本质安全（Ex i） 验证变得更为简单。此外，符合 FISCO (IEC 60079-11) 模型的现有本质安全现场总线设备可继续使用，例如，通过现场交换机的 PA 代理功能连接 PROFIBUS PA 设备。
保留有效部分：与远程I/O结合
将 Ethernet-APL 添加到现有装置是一个颇具吸引力的选项，因为它允许不具备 APL 接口的基本 I/O 信号继续使用。一个支持以太网的远程I/O系统可以将现有的 4-20 mA 设备（包括支持 HART协议的设备）、开关量信号和阀门连接到与 Ethernet-APL 现场交换机相同的数字以太网中。
通过Ethernet-APL实现功能安全
Ethernet-APL 与传统过程现场总线的另一个区别在于对功能安全的支持：作为物理层，Ethernet-APL 支持安全关键协议，如 PROFIsafe 和 CIP Safety。这使得安全（SIL 等级）和非安全拓扑能够以相同方式构建甚至混合。前提是使用兼容的现场设备和自动化系统。Ethernet-APL 现场交换机作为“灰色通道”，既可应用于安全关键场合，也可用于非安全场合。
优势4：先进的诊断功能
Ethernet-APL 最令人印象深刻的特性之一是其先进的诊断能力。APL交换机能够实时监控网络及连接设备的状态，检测通信问题或物理层错误。由此，可立即识别因电缆老化或断裂导致的故障或偏差，维护团队能采取针对性措施以防停机。诊断信息可在交换机本地显示，这一特性使其深受系统操作员欢迎。
优势5：统一标准与互操作性
Ethernet-APL 从最初就被设计为一个开放和可互操作的解决方案。与1990年代的现场总线协议不同，其开发是主流控制系统、现场设备和基础设施制造商协同努力的结果。关键的技术组织，如现场通信集团（FGC）、ODVA、OPC 基金会和 PROFIBUS & PROFINET 国际组织（PI） 都支持其发展，并负责其推广和持续完善。
结论：ETHERNET-APL —— 一个极具潜力的解决方案
Ethernet-APL 的引入代表了过程工业数字化的下一个重大步骤。通过将成熟的以太网技术与过程自动化的严苛要求相结合，Ethernet-APL 提供了一种简单、可靠且面向未来的解决方案。在开发过程中，有意识地避免了重蹈现场总线推广初期的覆辙——如复杂安装、缺乏灵活性和诊断功能不足。通过实现现场层级的全面数字化，Ethernet-APL 正将过程自动化提升至一个全新的维度。
