运动控制器在物联网中的作用
在这个数据如金的时代,工业信息抑或产品数据才是企业最大的财富,技术的创新不能单单依靠客户的使用满意度,更多的要从数据中反馈,例如:程序运行是否顺畅、应用场景对于设备的影响等。幸运的是运动控制器、PAC与物联网的姻缘早已注定,无论是智慧工厂还是工业物联网,运动控制器、PAC无疑都是最好的入口,对接简单,缩短了编程时间,实现产品的跨越式发展并不是遥不可及。定位误差(过去只对运动控制器有影响)是通过嵌入式人机界面自动访问的。如果这个嵌入式人机界面具有网络服务器功能(大部分都有这个功能),就可以立即通过Emil或SMS(短消息服务)向本地操作员和工厂经理发出警报。这比原来的传统方法要好得多,原来需要让运动控制器将错误发送到PLC,PLC则必须处理数据以便将其发送给人机界面(后者可能有也可能没有网络服务器)。由于是用下载在一个硬件设备上的编程软件编写逻辑,因而消除了设备之间的复杂的数据传输。这种紧密集成无论身在何处都能轻松获取信息。确保嵌入式人机界面的开发人员可以创建不同的用户组和凭证。这让程序员能根据用户来创建人机界面的自定义实例。
机器内部的信息流动通畅非常重要, 但是机器之间的信息流动通畅也很重要。IEC 61131-3编程标准能确保一个制造商开发的机器所使用的语言与另一台相同。这大大有利于集成商,因为他们可以更容易地让两个不同的机器系统之间信息互通,而这是实现工业物联网的一个必要步骤。OMAC(机器自动化和控制组织)正在提升PackML标准,它将IEC 61131-3带到了下一层,不仅建议系统应该如何编程,同时还开发可以让网络中其他机器使用的标签标准集合。
物联网硬件领域如传感器存有结构性机会。物联网系统中需要用到的传感器多达十几种。
挑战在于从底层设备中获取数据,并将其转化为有用的信息。一种方法是在这些设备的层级中进行处理,然后通过高性能的控制总线或直接向云端发送结果。这种方法成本较高,并且不能帮助收集或集中数据。取而代之的是IO-Link的巨大增长,串行协议无需花费很多就可以从温度传感器、螺线管、气动阀组等设备收集基本数据。
通过集成在机器系统中PAC或PLC总线进行处理,来收集和使用这些数据。借助用于网络发布的嵌入式人机界面的PAC,用户无论去哪里都可以获取信息并将其放在网络上。例如,一个带有传感器的气动系统需要持续监测声音的分贝值。唯一需要发送到PAC IO-Link的数据是当前的分贝值。PAC可以定制制造商开发的能在多个控制器中工作的IEC 61131-3功能块。这些功能块可以监测到响声中的异常模式,然后发出警报:“可能有泄漏。”程序员如确认该警报,会在气动系统失灵之前发送信息指令给维护层级的用户界面。
工业物联网的基本前提是工业应用都能与IT系统实现通信。然而,工厂车间的操作技术(OT)层使用的是现场总线和工业以太网网络来实时通信。然而,当前的工厂车间和IT(信息技术)之间还有待融合。特别是对于在全球拥有多个工厂的制造商来说,外部服务器或云端存储数据是一种理想的选择。从软件方面来说,零部件生产商需要帮助机器制造商尽可能方便地利用IT设备。
大部分制造商很喜欢用IEC或类似的语言来编写PLC或PAC,所以你应该寻找那些采用集成的机器控制方法的制造商, 以使信息交互通畅,同时这些信息也要能较为容易地分享到IT服务器。另一个标准是OPC-UA(OPC统一架构)。这种客户端-服务器协议已经得到了显著扩展,它允许用一种通用的方式来传输数据,不管是机器对机器、机器对SCADA还是机器对服务器。这种灵活性让OPC-UA正在迅速成为物联网的标准。我们要寻找具有内置软件工具的供应商,只需单击几下即可轻松创建OPC-UA连接,并允许开发人员通过在基于IEC 61131-3的程序中共享一些标签来共享数据。一旦可以在一台服务器上访问它,就能让IT来完成剩下的工作。
任何考虑工业物联网的人,无论是机器操作员、OEM机器制造商,还是工厂管理层,都应该先开发一个用例。例如,一个工厂车间经理希望获得设备综合效率(OEE)信息。这类信息通常不适合在较广泛的公共领域内共享,因此最好使用内部服务器。然而,工厂车间经理经常会有远离机器或是不在办公室的情况,但需要浏览OEE信息。如果机器有一个带有网络服务器的嵌入式人机界面,用户就可以通过iOS或安卓平台来连接它,并输入自己的凭证,就可以查看机器的OEE,不再需要外部的云。这种工厂内的网络经常被称为“雾计算”。
如果是采购人员,他需要监控位于多个地点的多个工厂生产线的产量数据。在这里,外部服务器是唯一的答案。为了尽量减少暴露公司敏感信息的风险,该程序只发布总产量,而不是收率。虽然这种解决方案要求使用云服务器,但它在向外部服务器发送任何数据时需要加以约束, 原因有两个:一般情况下,它的安全性不如内部服务器或“雾”网络那样高;大多数程序在将数据发送和存储到外部的云端时会收费。
工业物联网的快速发展使其成本也在不断增多,现在越来越多的企业将重视物联网建设成本的问题。过去5年中,工业物联网(IIoT)虽被视为颠覆性创新,但因成本高昂、建设耗时,难以证明投资报酬,而难获企业采用。然而并非从头开始打造基础设施才能从IIoT中受益。
如果未来三四年您的公司已经为工业物联网做好准备,那么如下情况会让您的成本升高:你指定的设备很难或者不能通过网络服务器或OPC-UA来实现通信,或者您选择传统的、碎片式的设计,而不是单机PACs,后者能使数据流动大大简化。为了弥补这个错误,不得不购买非常昂贵的传感器,从温度控制到外部云端服务,绕过机器上的所有其他设备。在这种情况下,您将不得不使用其他人的软件来编写整个定制层或网站,以使数据可用。想必您一定不想变成这样。
相反,巧妙地部署工业物联网,让它从一开始就成为机器设计的一部分。如果您正在开发一个新的应用,您将处于最佳的过渡状态,即使它不是你们现在正考虑的事情。您今天所做的选择在以后可能会帮您节省数十万美元。
另外,选择支持总线的底层设备(如IO-Link),就可以从它们那里轻松获取数据。使用具有成本效益的标准协议,将让您能使用多个来源的数据。用一个控制器上的一个编程软件来简化编程。确保机器控制器具有客户端-服务器能力,而不需要另外的网关。这样,如果您需要将信息路由到不同的位置,您就可以在基于IEC的程序中完成。别忘了雾计算。如果您的PLC有一个嵌入式人机界面,并且它具有网络服务器的能力,那么您就能满足所有工业物联网用例的需求,而完全不需要使用云端。
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