高级物理层APL适配器和包括适配器的系统的制作方法

本技术的实施方案涉及工业过程控制系统和此类系统的现场设备。更具体地，本技术的实施方案涉及在高级物理层(apl)(以太网-apl)系统中使传统现场设备适应以太网通信的技术。

背景技术：

1、在工业环境中，使用过程测量或控制现场设备，控制系统用于监测和控制工业和化学过程等的库存。此类现场设备可执行常规现场设备任务，诸如使用一个或多个传感器(例如，压力传感器、电平传感器、温度传感器等)的过程参数监测和测量，和/或使用一个或多个控制设备(例如，致动器、阀等)的过程控制操作。

2、已经开发了以太网-apl系统来改善现场设备数据通信和安全性。此类系统负责设备(例如，网络接口控制器、以太网集线器、网络交换机等)和物理数据通信链路(例如，数据传输电缆)之间的数据传输和接收。以太网-apl系统遵循由电气和电子工程师协会(ieee)和国际电工技术委员会(iec)设定的标准，其允许高速数据通信以及通过双线连接递送电力和通信信号，同时满足某些固有安全要求。

3、在以太网-apl开发之前但仍在广泛使用的传统现场设备通常利用4-20毫安(ma)过程控制回路来与远程控制单元进行电力和数据通信。此类设备实现非以太网传统通信协议，诸如modbus、profibus、foundationtm fieldbus、io-link等，其中一些比以太网-apl系统中的通信慢300倍以上。

4、遗憾的是，传统现场设备当前与以太网-apl不兼容。此外，在开发具有apl连通性的新现场设备以复制当前传统现场设备的全部操作范围之前，可能存在延迟。

技术实现思路

1、本实用新型的一个实施例提供了一种用于实现双线apl支线到至少一个工业过程传统现场设备的功能互连的高级物理层(apl)适配器，其特征在于，所述适配器包括：第一对端子，所述第一对端子被配置用于连接到所述双线apl支线；apl物理层(phy)电路，所述apl phy电路电容性地耦接到所述第一对端子；第二对端子；以及连接电路，所述连接电路被配置为根据传统通信协议与连接到所述第二对端子的传统现场设备进行通信，并且控制所述apl phy电路以根据以太网协议通过所述第一对端子进行通信。

2、其中，所述连接电路被配置为根据所述传统通信协议通过所述第二对端子传送由所述apl phy电路通过所述第一对端子接收的数据。

3、其中，所述传统通信协议选自由以下组成的组：4-20ma控制回路中的电流值、通信协议、modbus通信协议、通信协议、foundationtm fieldbus通信协议和io-link通信协议。

4、其中，所述apl适配器还包括：电力提取电路，所述电力提取电路被配置为输出从通过所述第一对端子从所述apl支线接收的支线电力中提取的电力；以及电压调节器，所述电压调节器被配置为使用所提取的电力输出设备电压，其中所述设备电压用于向连接到所述第二对端子的传统现场设备供电。

5、其中，所述电压调节器被配置为输出主电压，所述主电压不同于所述设备电压并且被配置为向所述连接电路供电。

6、其中，所述连接电路被配置为提供使用4-20ma控制回路的模拟通信和通过所述第二对端子与连接的传统现场设备的通信。

7、其中，所述适配器被配置为当由所述4-20ma控制回路指示的值与通过通信指示的值相差阈值量时，触发通知或警报。

8、其中，所述连接电路被配置为提供通过所述第二对端子的通信，并且所述电压调节器被配置为通过所述第二对端子将基本恒定的电流保持在4-20ma的范围内。

9、其中，所述apl适配器还包括调制解调器，所述调制解调器电容性地耦接到所述第二对端子，并且被配置为根据所述通信协议促进通过所述第二对端子的数字通信。

10、其中，所述连接电路被配置为通过所述第二对端子与单独寻址的传统现场设备通信，所述单独寻址的传统现场设备通过所述第二对端子供电。

11、其中，所述连接电路包括处理器；并且所述适配器包括非暂态计算机可读介质，所述非暂态计算机可读介质包括存储在其上的指令，所述指令在由所述处理器执行时将所述连接电路配置为高速缓存从连接到所述第二对端子的至少一个传统现场设备传送的数据。

12、其中，所述处理器对所述指令的执行将所述连接电路配置为实现超文本标记语言web用户界面，通过所述超文本标记语言web用户界面，用户能够询问和/或配置所述适配器和/或连接到所述第二对端子的传统现场设备。

13、其中，所述处理器对所述指令的所述执行将所述连接电路配置为实现安全特征，所述安全特征限制对连接到所述第二对端子的传统现场设备的通信访问。

14、其中，所述处理器对所述指令的所述执行将所述连接电路配置为聚集和/或分析从连接到所述第二对端子的一个或多个传统现场设备接收的数据。

15、其中，所述连接电路被配置为接收、转换和/或转发对连接的传统现场设备的写入和配置改变，并且经由所述apl phy电路将来自所连接的传统现场设备的确认传送到外部设备。

16、根据本实用新型的另一个实施例提供一种用于实现双线高级物理层(apl)支线到至少一个工业过程传统现场设备的功能互连的系统，其特征在于，所述系统包括：至少一个工业过程传统现场设备；以及适配器，所述适配器包括：第一对端子，所述第一对端子被配置用于连接到所述双线apl支线；apl物理层(phy)电路，所述apl phy电路电容性地耦接到所述第一对端子；第二对端子；以及连接电路，所述连接电路被配置为控制所述apl phy电路以根据以太网协议通过所述第一对端子进行通信，并且根据非以太网传统通信协议通过所述第二对端子与所述至少一个传统现场设备进行通信。

17、其中，所述连接电路被配置为根据所述传统通信协议通过所述第二对端子传送由所述apl phy电路通过所述第一对端子接收的数据。

18、其中，所述传统通信协议选自由以下组成的组：4-20ma控制回路中的电流值、通信协议、modbus通信协议、通信协议、foundationtm fieldbus通信协议和io-link通信协议。

19、其中，所述apl适配器包括：电力提取电路，所述电力提取电路被配置为输出从通过所述第一对端子从所述apl支线接收的支线电力中提取的电力；以及电压调节器，所述电压调节器被配置为使用所提取的电力输出设备电压，其中所述设备电压用于向连接到所述第二对端子的所述至少一个传统现场设备供电。

20、其中，所述电压调节器被配置为输出主电压，所述主电压不同于所述设备电压并且被配置为向所述连接电路供电。

21、其中，所述连接电路被配置为提供使用4-20ma控制回路的模拟通信和通过所述第二对端子与所连接的至少一个传统现场设备的数字通信。

22、其中，所述适配器被配置为当由所述4-20ma控制回路指示的值与由通过所述第二对端子的数字通信指示的值相差阈值量时，触发通知或警报。

23、其中，所述至少一个传统现场设备包括多个传统现场设备；所述连接电路被配置为提供通过所述第二对端子的数字通信；并且所述电压调节器被配置为通过所述第二对端子保持4-20ma范围内的基本上恒定的电流。

24、其中，所述连接电路被配置为接收、转换和/或转发对所述至少一个传统现场设备的写入和配置改变，并且经由所述apl phy电路将来自所述至少一个传统现场设备的确认传送到外部设备。

25、其中，所述至少一个传统现场设备被配置为根据所述通信协议通过所述第二对端子进行通信；并且所述适配器包括调制解调器，所述调制解调器电容性地耦接到所述第二对端子，并且被配置为根据所述通信协议与所述至少传统现场设备通信。

26、其中，所述至少一个传统现场设备包括具有接线盒的单个传统现场设备；并且所述适配器的所述第二对端子连接到所述接线盒的端子。

27、其中，所述适配器被集成到所述传统现场设备的所述接线盒中。

28、其中，所述至少一个传统现场设备包括多个传统现场设备，每个传统现场设备连接到所述第二对端子；并且所述适配器包括调制解调器，所述调制解调器电容性地耦接到所述第二对端子。

29、本实用新型的实施方案涉及用于实现双线apl支线到至少一个工业过程传统现场设备的功能互连的高级物理层(apl)适配器，以及利用该适配器的系统。适配器的一个实施方案包括第一对端子，物理层(phy)电路，第二对端子和连接电路。第一对端子被配置用于连接到双线apl支线。phy电路容性地耦接到第一对端子。连接电路被配置为根据传统通信协议与连接到第二对端子的传统现场设备进行通信，并且控制phy电路以根据以太网协议通过第一对端子进行通信。

30、该系统的一个实施方案实现双线apl支线到至少一个工业过程传统现场设备的功能互连。该系统包括至少一个工业过程传统现场设备和适配器。适配器包括第一对端子，物理层(phy)电路，第二对端子和连接电路。第一对端子被配置用于连接到双线apl支线。phy电路容性地耦接到第一对端子。传统现场设备连接到第二对端子。连接电路被配置为根据传统通信协议与传统现场设备进行通信，并且控制phy电路以根据以太网协议通过第一对端子进行通信。

31、提供本技术实现要素：以简化形式介绍一些概念，这些概念在下面的具体实施方式中进一步描述。本实用新型内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中指出的任何或所有缺点的实施方式。