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融入工业自动化的移动技术

来源:控制工程网2020.01.06阅读 1652

  在工业自动化的背景下,移动性不仅仅是一个流行词,还包括多种技术。与实现控制和数据联网的传统方法相比,移动技术需要对硬件和软件进行多项改进。在生活中的其它方面,终端用户已经对这些移动连接感到满意,因此他们越来越多的要求与自动化系统进行移动交互。进入工业领域的移动设备和应用程序,正在改变如何获取、查看、存储、分析数据以及如何采取行动的方式。
  仅仅将移动技术作为现有工业自动化系统的事后建议或是附加方案,是一种短视的做法。因为某些工业控制产品,已经具备了提供移动体验所需的计算和通信功能。可以快速、可靠和安全地与任何数据采集(DAQ)应用实现集成移动性。
  借助具有内置移动功能的新型自动化产品控制工程网版权所有,用户可以通过适当的移动功能来增强传统的工业自动化方法。其结果就是为最终用户提供简化的实施方案。
  工厂和制造工厂中的工业硬件和软件系统,通常被认为是运营技术(OT),而办公网络和移动通信系统,则通常被称为信息技术(IT)。融合工业和移动技术需要集成OT和IT服务。当最终用户可以使用他们的移动设备与OT设备进行交互,而不必考虑两者的实现技术时,这种集成就是成功的。
  关于OT和IT融合的一个常见问题,是需要安装特定软件来执行基本的硬件配置。尽管专用软件仍在更高级的配置和编程中应用,但是当最终用户可以使用熟悉的软件(例如,网络浏览器)来完成部分或全部工作时,它将为最终用户带来更多便利。
  商业和工业设备都可以使用网页浏览器查看配置选项和信息。网页浏览器还使用户能够使用智能手机、平板电脑或其它移动设备,通过加密和经验证的连接,对某些系统进行配置、监视和故障排除。在很多情况下,无需下载软件,也不需要互联网或进行PC访问。这是移动技术在访问行业信息时如何消除障碍的主要例子。
  改善数据流
  虽然传统的工业自动化体系结构也可以提供运行的移动数据,但需要采取复杂的中间步骤。该过程十分严格、难以管理,并且是一个安全雷区。
  数据点起源于各种传感器、可编程逻辑控制器(PLC)或其它智能设备。必须根据源设备的编程方法和协议来处理和缩放这些数据。然后使用轮询的请求/响应方法www.cechina.cn,通过多层的输入/输出(I/O)服务器、PC、网关和其它中间组件来组织和传输这些数据www.cechina.cn,直到达到基于云的或就地数据服务器支持的移动连接。异地连接通常需要防火墙管理和大量IT介入。
  新型的工业自动化控制器则通过将IT功能嵌入到OT平台来实现通信,从而改善了这种情况。这些边缘可编程工业控制器(EPIC)设备维护具有I/O和工业控制功能的OT特性(图1),同时,它们还将某些IT元素,例如高级编程语言、基于网页的管理和针对移动设备优化的协议,集成为本机功能。

图1:边缘可编程工业控制器在结合本机IT和移动技术的同时,保持了其OT的特性。图片提供:Opto22

  此类设备通过连接到现场的任何有线或无线智能设备,以及通过发起移动设备对云服务访问的出站通信来简化数据传输(图2)。借助板载I/O和对工业协议的支持,工业边缘控制器可以从任何现场设备或智能设备(包括PLC和可编程自动化控制器(PAC))中获取数据。

图2:用于移动访问的旧体系结构存在问题,最新实施方法则提供了更为简化的解决方案。

  此外,使用ISO标准消息队列排队遥测传输(MQTT)和开源Sparkplug协议,工业边缘控制器可以执行按例外报告的发布/订阅(pub/sub)方法,将数据传输到中央代理服务器。由于代理服务器仅根据请求处理数据CONTROL ENGINEERING China版权所有,因此可以最大程度地减少流量并减少服务器负载。此外,由于发布/订阅数据通信使用出站的、源自设备的通信方法,因此提高了安全性,并避免了大多数防火墙问题。
  与提供移动功能的传统方法相比控制工程网版权所有,新方法让数据结构发生了变化。因为仅处理了请求数据,多余的数据被排除在外,并且程序员无需努力映射和跟踪数据表。开发人员可以选择需要传输的数据,从而简化系统并提高性能。
  通过改进数据流选项,业主和OEM厂商都可以从工业自动化系统中收集信息用于分析,以优化流程、提高设备效率以及正常运行时间。(作者:Benson Hougland) 
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