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FDT3.0 + OPC UA —— 构建下一代IIoT 生态系统

来源:控制工程网2022.08.08阅读 3689

  工业企业必须找到有效管理现场设备,并降低总体运营和维护成本的方法。他们需要监控关键资产的状态,在实时仪表板上查看设备健康分析,并根据预测性洞察自动执行操作。
  经验表明,易于自定义的应用程序有助于连接、通知和授权工业劳动力,使其能更好的决策。自动化工程师可以利用众多第三方软件开发人员工具包www.cechina.cn, 通过OPC 统一架构(OPC UA),使用FDT 3.0 IIoT Server(FITS)平台中可用的数据来创建应用程序。
  协作式演进推动数字化转型
  自2014 以来,FDT 组织和OPC 基金会一直在合作, 致力于为工业企业提供更大的关键信息访问权限。FDT 标准是现场安装的数千万支持设备类型管理器(FDT/DTM)的设备的实时信息中心,而OPC UA 准则提供了一个基础架构,使这些信息可用于成千上万的企业应用和平台。
  FDT 方法的一个优点,是它考虑了自动化体系结构中的不同网络,并为现场设备提供了一个通用模型。否则,用户需要访问可编程逻辑控制器(PLC)或分布式控制系统(DCS),以收集网络和设备信息,并将标签映射到OPC UA。
  通过FDT 3.0 解决方案,FDT 服务器与PLC 或DCS 处于对等层级,可以直接访问所有已安装的设备,而无需干预或改变控制环境。
  一般来说CONTROL ENGINEERING China版权所有,通过协调内置FDT 3.0 OPC UA 信息模型中的数据,该体系架构具有一定的灵活性控制工程网版权所有,允许使用各种不同总线协议的网络,访问来自不同供应商的所有设备,以便在整个网络层次结构中进行通信。FDT 服务器提供OPC UA 接口,通过服务器、客户端和移动设备(包括应用)之间的加密连接,实现企业内部网或互联网上的安全数据传输。 

图1:FDT/OPC UA 信息模型。
图片来源:FDT 组织

  下一代IIoT 生态系统助力开发人员
  FDT 3.0/OPC UA IIoT 生态系统, 由FDT 服务器和DTM 组成,提供通用设备集成和以数据为中心的平台,以现代多样的部署选项来助力工业企业提升运营效率,包括云、边缘设备、内部部署和单用户桌面环境等。
  在FITS 架构中,独立于平台的FDT 服务器,充当支持智能企业的关键工业物联网(IIoT)枢纽。它构建在管理所有设备DTM 实例的应用业务逻辑之上。FDT 服务器包括一个Web 服务门户控制工程网版权所有,允许从经过认证的移动设备或通过任何主要浏览器访问,还有一个OPC UA 接口,用于信息技术/ 运营技术(IT/OT)的融合和过程、混合和离散自动化领域的企业访问。

图2:FDT 3.0 IIoT 服务器(FITS)分布式平台。
图片来源:FDT 组织

  FDT 3.0 标准的一个关键特性,是所有FDT 服务器和DTM 都自动提供完整的OPC UA 支持,而无需额外工作或编码。这意味着任何授权的OPC UA 客户端, 都可以在FDT 服务器中浏览项目结构,以定位特定设备的实时信息。无需改变DCS 或PLC 配置,即可轻松将工厂现场数据集成到应用、仪表板和制造执行系统中。
  用户可以通过FDT 服务器通用组件开发者工具包中内置的且完全“有线”的OPC UA 服务器访问这些信息。DTM 通用组件也是如此www.cechina.cn,因为OPC UA 对DTM 是自动启用的。在这两种情况下,都不需要额外的编码或其它工作。
  作为FDT 3.0 解决方案的一部分,DTM 提供的信息标准集成到FDT/OPC UA 信息模型中,优化了先进的设备诊断、配置和远程资产管理。该信息模型增强了对网络和设备的管理,提供数据访问而无需对协议进行处理,从而可以帮助优化企业,为众多设备提供支持。
  增加设备数据的灵活性
  第三方开发者已经着手开发编写应用所需的工具包, 通过在移动设备上使用特定设备的实时数据,来帮助IT 和OT 员工更有效地工作。OPC UA 的强大功能可利用新的FDT 3.0 IIoT 服务器,来构建更广泛的自定义应用程序。
  由于FDT 3.0 架构的多功能性,任何人都可以根据可用的诊断数据来创建自定义的应用程序以满足他们的需求——无论自定义的是关键性能指标(KPI)仪表板还是针对某系列设备自定义应用。利用FDT 3.0 架构的灵活性,这些应用可以提供全新的生产数据自定义视图。
  由于实施了用于FDT 的OPC UA 配套规范,FDT 3.0 应用可以通过任何授权的OPC UA 客户端访问设备DTM 接口数据。这使DTM 可以集成到OPC UA 用于数据交换或执行设备特定功能的应用中。
  自动化供应商和最终用户可以开发自定义应用来访问FDT 3.0 服务器环境中的设备数据。第三方工具包可用于多种平台和语言,使开发团队不必成为OPC UA 架构方面的专家就可以完成,并消除了创建OPC UA 客户端所需的繁琐步骤。相反,开发人员可以专注于定制,包括获取和展示他们的数据。
  自定义应用的开发涵盖了生产运营、资产监控和设备维护等领域的广泛用例。例如,将FDT 服务器解决方案与本机OPC UA 服务器集成,可以创建远程资产监控应用,以监控不同网络上现场设备的运行状况,并在出现需要立即关注的异常工况时,提醒技术人员。
  开发人员还可以为生产设施创建性能仪表板,这些设施使用OPC UA获取相关的OT和生产数据。在IT方面,OT系统实时数据的可用性,允许基于KPI创建自定义报告,以帮助管理层更好地评估运营生产力、标准合规性等。
  强大的通信模型支持实时数据访问
  通过FDT/OPC UA信息模型,用户可以访问实时数据,从而做出更好的实时决策。在信息模型中协调数据,并以符合逻辑、良好定义和统一的方式呈现给用户。甚至可以以标准化的方式提供特定设备的信息,同时还可以根据单个应用需求进行自定义。
  即使这些设备大不相同,所有客户端用户都可以用相同的方式来查找信息。FITS体系结构得益于客户端-服务器和发布-订阅(PubSub)通信模型方法,用户可以灵活地选择最适合自己需求的方法。
  客户端-服务器:FDT 3.0 OPC UA服务器支持OPC UA客户端和通用客户应用之间基于客户端-服务器的请求-响应通信机制。这种方法可以通过服务访问各种信息模型,并遵循面向服务的体系结构(SOA)的设计范式,即服务提供者接收请求,处理请求,并将结果与响应一起发送回。
  发布- 订阅:发布- 订阅通信模型将为FDT 3.0 的数据和事件通知提供一种替代机制。虽然在客户端- 服务器通信中,每个通知都是针对单一客户端的,可以确保交付,但发布- 订阅经过优化,只响应变化,而且是一对多配置。发布- 订阅方法对于安全多播、一对多发布、机器对机器通信、动态网络关系和许多其它场景至关重要。
  使用发布- 订阅通信的服务器,可以减少资产运行状况监控应用和服务器之间的通信流量,从而提高性能, 并可以扩展解决方案以满足IIoT 的要求。远程监控应用将能够利用AMQP 和MQTT 等桥接协议,来实时监控不同网络上的资产运行状况。
  灵活的架构有利于自动化 
  从更广泛的角度来看,全球自动化行业将受益于新FDT 3.0 架构的灵活性,该架构支持工业制造业IT 和OT 领域的生产数据自定义,尽管这些领域有不同的兴趣和要求。FITS 解决方案优化了不同自动化系统和设备的连接,提供了在当前和新兴标准之间的完整互操作性,并支持业务信息和工厂运营技术的融合。最重要的是,增强型FDT 3.0 架构的可扩展性,可以满足单个制造设施以及整个工业企业的需求。
  自动化供应商和最终用户可以利用FDT技术的不断进步,开发自定义应用,以更好地利用FDT 3.0 OPC UA服务器中的丰富数据。应用开发和测试所需的所有工具包、信息和演示,都可以向感兴趣的利益相关者公开。
  对于自动化供应商而言,FDT 3.0解决方案建立了一种架构,使其易于提供DTM,该DTM可用于与服务工具集成,还可以创建带有供应商设备准确信息的数字孪生模型。通过建立设备数据的单一访问点,FDT IIoT生态系统为工厂生产系统内的不同服务和运营用例,提供了全面且一致的信息源。(作者 | Vivek Hajarnavis, FDT Group)
  关键概念: 
  ■ 更好地管理现场设备,有助于降低整体运营和维护成本。
  ■ FDT IIoT生态系统为不同的服务和操作用例提供一致的信息来源。
  思考一下: 
  为了改善设施和工厂生产系统的运作您都采取了哪些措施?


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