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施耐德电气率先用ePAC解决E网到底的最后瓶颈

作者:朱旭 CONTROL ENGINEERING China主编2014.03.24阅读 2908

        施耐德电气在2013年11月正式发布了一款名称为M580的下一代PAC产品。而不同以往的是,施耐德电气此次满怀豪情地将这款PAC产品定义为划时代的革命性创新,并预测此款产品的推出对工业领域的影响将是非常深远的。而且控制工程网版权所有,施耐德电气将为此在市场上做持续的推广,让更多的人从这款得意之作中看到施耐德电气对工业自动化发展的独到理解与把握。而这究竟是一款什么样的PAC呢?
        PAC(可编程自动化控制器),是来自全球著名工业自动化咨询公司ARC group 2003年对当时一款市场上创新控制器的定义,它描述了一款基于传统PLC(可编程逻辑控制器)的使用定位,而大幅超越传统PLC性能的演进型产品,其具备PC的开放性、高性能的CPU,高容量内存和软件的强大效能,兼具PLC的可靠性,是兼具PLC和IPC特点的创新产品。据施耐德电气工业事业部工厂自动化解决方案高级副总裁David Orgaz D'Hollander先生绍说:“施耐德电气在1996年开始推出PAC产品,此时还没有PAC这个业界公认的产品定义。如今施耐德电气研发出最新的M580CONTROL ENGINEERING China版权所有,也就是ePAC产品,这对于PAC产品而言,又是一次革命性的创新。”
        横空出世
        所谓ePAC, 即Ethernet PAC,显然以太网是这款PAC产品的核心特征。具体而言,就是此款PAC的背板总线是基于以太网的。David指出:当今工业以太网网络标准在自动化网络的推广应用成为绝对的主流,随之的高传输带宽,高传输速率,实时数据交换等好处在各处得以体现。原先在PLC和上位机之间的网络通讯被工业以太网标准统一之后,现在以太网正在PLC与现场设备、仪表间的现场通讯网络中作为现场总线的升级版配置得以快速推广。因工业以太网针对I/O、现场总线方案的比较优势,工业控制网络一网到底的预期正在逐渐从愿景变成现实。此时,施耐德电气的产品开发者发现,PLC这个工业控制基础节点的内部通讯可能变成了E(Ethernet)网到底方案中新的通讯瓶颈。如果PLC连接的上层操作层,与下层现场的网络都是拥有更高数据传输速率与更高带宽的以太网通路,而PLC背板总线的传输速率并不能比以太网快,那解决方案就是把它也以太网化。 这样一来,最明确的效果就是上位机可以调用CPU中的数据,也可以从以太网化的PAC背板总线中直接调用现场底层设备的数据,而不是加工后的信息,数据也不用从I/O模块、CPU、背板总线、以太网通讯模块之间反复进出,从而让理论上的数据传输路径得到了有效简化。

        E网到底,在数据采集上实现更大的灵活性,在数据传输上实现更好的数据透明性。对于此间的意义,David分析说,PLC或PAC关注现场数据采集的确定性和时效性(实时性),而传统的上位机仅对数据的确定性做出了保障。如果实现透明传输,那时效性也将带到上层。比如HART协议中既模拟信号,又有数字信号。在传统PLC背板总线环境下 ,上位机得到基于HART标准的数字信号的时效性差,如果采用ePAC技术,上位机得到HART信息的速度会更快,HART的数字信号的数据量级别对M580的以太网背板带宽而言,根本不是问题,然而,新的通讯条件对上位机实时采集现场设备HART信号的效果改善却是非常明显的。
        引领趋势
        如果说,施耐德电气的ePAC M580是一款解决工业控制网络E网到底最后瓶颈的重要创新,那么它的意义和影响会有哪些呢?David对此的看法一针见血,他说:“在当前工业自动化的发展愿景下,数据已经成为解决一切问题的关键。我们通过数据了解实际的工况状态,找到工厂中有关自动化、能耗的几个维度的信息,基于数据之上完成信息整合,进而分析优化。抓住数据这条根本,就能顺利做到纲举目张。而ePAC的最与众不同之处就在于此,工业网络从上之下E网到底, 透明且没有瓶颈。”David甚至断言,ePAC作为一种全新的PACCONTROL ENGINEERING China版权所有,将是当前面向未来工厂大数据环境中最好的底层基础构件。我们可以由此得出结论,施耐德电气把ePAC M580作为革命性的下一代PLC/PAC产品,那么这就阐明了其对“下一代”的理解是控制器必将基于工业以太网环境,而M580恰好能很好地适应了这种工作环境。
        对于施耐德电气自身策略而言,M580的推出,对其工厂自动化解决方案PlantStruxure提供了新鲜血液,也是方案中重要的有生力量。因为在PlantStruxure方案中,针对工厂应用又细分为远程监控、PLC+SCADA,和DCS三大模型架构。其中,作为PLC+SCADA方案具体的产品依托,ePAC M580将与高端产品昆腾(Qutuam)系列一道,成为工厂自动化核心解决方案的又一主流选择。
        施耐德电气M580产品经理王磊指出:M580简易、灵活,拥有多个以太网口,可支持菊花链、环网、星型、 总线型、MESH网络等各种连接方式。通过在线修改配置控制工程网版权所有,在无停机状态下 可增减远程I/O站,增减I/O模块CONTROL ENGINEERING China版权所有,完全修改模块中的所有配置,或重新增加、配置一个新模块。没有任何PLC能提供此种等级的。DCS世界的重要标志被M580带到了PLC的功能上了。而且控制工程网版权所有,施耐德电气首次采用ARM架构(采用ARM Contrex- A9双核架构)作为自身PAC产品CPU的架构,基于ARM芯片的RSIC精简指令集,比CISC指令集运算速度快,能耗低。这被王磊解读为用工业的视角做自动化,而不是简单套用IT方案解决自动化问题。
        M580将是施耐德电气ePAC产品家族的第一款产品。对于基于自身品牌PLC升级的办法,施耐德电气做足了功课。底板通用,部分模块混用。如从Modicon Premium系列升级至M580, 只需更换CPU站,I/O站不用更换。升级简单快速,成本又低。另外,由于M580强调了工业以太网在工业控制上的应用价值与潜力,对于基于其上的信息安全,施耐德电气也在产品开发期间进行的充分的考虑。“这是施耐德电气史上信息安全防护最强的PLC/PAC。”David先生如是说。
        期待掌声
        一款技术上有重要突破的创新产品是否能获得全面的成功,还要拿到市场上加以检验。谁会是ePAC当前最佳的采购对象呢?施耐德电气中国工业事业群最终用户业务市场总监Charly Lupart先生预测说:“他相信工业整体市场对ePAC的需求将会增长快速,这不仅体现在新项目采购上,也将在既有项目的改造升级上。其中,一些生产流程会变化调整的领域,如食品饮料行业,将对此产品尤其亲睐。因为它会方便工程师在不停机的情况下,通过简便的在线配置,就能完成对控制器更新的控制配置要求。另外,称重计量等非标准配置的数据类型也都在M580的采集、控制范围之内。”


        据M580产品经理王磊介绍,当前M580支持的总线包括 CANopen、Profibus-DP和Modbus等, 工业以太网协议包括 Ethernet/IP和Modbus TCP/IP,虽然已经足够用户采用,但预计未来在支持协议数量上仍将会有爆发性的增长。
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