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2020年7月4日  星期六
  
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    2013年自动化与控制技术趋势
    作者:ZHANG JUN  来源:软启动技术网  发表时间:2013-04-27 15:37:50  点击:575

    在去年一年中,通过与诸多用户、供应商和工业市场咨询师交流,并参加行业会议、论坛和展会,总结出我对于自动化与控制技术发展趋势的一些观点,将在此文中与大家分享。作为自动化与控制产品设计工程师及用户的多年经历,也将折射到此篇观点性文章中。欢迎读者对此文进行指正,或就自动化与控制技术的趋势进行探讨。

    企业自动化系统

    无论多大规模的工厂都将不再希望安装单一的控制系统,而是希望拥有一个包含统一的操作系统和信息流的软件平台,来改善其生产决策、提升生产灵活度、降低风险并提升生产效率。选择由单一供应商提供的统一软件平台将变得越来越复杂。这些平台要基于一个开放式的软件架构,这一架构要可以实现高速实时的数据交换,还能够支持包括OPC、OPC UA、B2MML、本土协议、ERP、IT数据库等在内的多种工业标准。成功的解决之道是这一平台由第三方采用开放的标准开发,并要非常容易被用户所组态。企业自动化系统就因为诸多供应商对于整合的这种需求而名声大噪起来了。而事实却是,依然是由主要的供应商提供一种松耦合的软件平台,而这一平台并不足以开发粘性的企业自动化系统。因此,用户在选择一种合适的集成企业软件方案时还是需要特别谨慎。

    点评
    由第三方利用开放式标准来开发统一的工厂软件平台,目前来看实现的机会不大。不过我们可以寄期望于已具备这样实力的大企业所采用的标准,能在未来逐步融合或统一。这将非常有利于工业用户在原有系统以上拓展或升级,以统一的信息系统来替代如今的孤岛式管理。 

    架构重组
    新技术的应用,已经使构建可以提升系统表现及降低软件维护成本的2~3层的流线型自动化系统成为可能。而未来趋势却是5层的工业自动化系统。它的模型如下:

    第5层-资产管理层

    第4层-工厂层(ERP、MRP and MES)

    第3层-操作单元层

    第2层-机器/过程自动化层

    第1层-控制层

    第0层-传感/执行层

    现有的自动化系统通常反映出在2、3、4、5层运行的软件架构。第2、3、4层的设备利用统一的数据库,并负责层与层数据的缓冲与同步等交换,包括与HMI和其他接口的数据交换。从历史经验看,有限的计算成本和网络带宽将决定这一系统配置。但这种多层次、多计算机计算模型很复杂,而且在初始配置和全生命周期内都会产生大量的成本。在新的模型里,通过使用适当的协议,信息可以直接从0和1层传递到4和5层,特别是Web服务数据。

    自动化计算引擎

    一种能力更强的控制器——自动化计算引擎已经面市,它将进行加速自动化架构的重组。它具有双核或四核的CPU,可以对企业系统的工厂级进行拓展,使其包含历史记录、分析、报警管理、设备分析、升级与优化和规则引擎等功能。高性能新型控制器的应用,将使得2、3、4层不再需要计算机,同时还可以提升系统表现、消除瓶颈、避免数据重复、简化配置,以及降低软件维护成本。 

    点评
    自动化与信息化的融合使得自动化系统的重构成为大趋势。大数据的出现和节能减排的需求又在促使企业信息化系统不断“瘦身”——既表现在系统的层级设置上,也表现在控制器的优化上。计算机技术的发展又将成为加速这一趋势的催化剂。 

    OPC UA
    OPC UA带来了一个开放的工业标准,使数字工厂的概念得以实现,并能提升产品生产效率。OPC UA技术为生产系统、SCADA和过程控制的传感层向企业资产管理层的信息传递,提供了高效、安全的基础。被接收为国际计算机标准之后,OPC UA将自动化系统置于一个与通用的计算机系统公平竞争的环境之中。OPC UA终于可以使用标准的Web服务了,这也是所有网络设备进行通讯时最乐于使用的一种方式。W3C将Web服务定义为“一个用以支持网络间不同机器互动操作的软件系统”,这也恰恰是自动化系统的使命。OPC UV将被纳入控制器的架构中。例如,PLCopen的OPC UV功能模块已经成为IEC 61131-3的标准延伸。这为OPC UA将来被用于控制器、HMI、MES、LIMA、ERP和其他系统创造了一条通路。  

    点评
    工业通信标准与通用互联网标准的统一,同信息化与
    自动化的融合之间是相互推进的作用。它们会互为对方创造通路。这也为工业控制产品的设计者们提出了一个要求——你的产品不但要为工业现场考虑,还要方便工程师在通用互联网的环境下进行操控和运维。

     
     

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