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简化自动化系统的层次结构发展变化

行业聚焦点中国仪表网2012年12月11日 11:37人气:21249

  自动化行业已经发展多年,使其集中在一个5层的分层结构。但是新技术简化这个模型,消除层,提高性能,降低软件维护成本。一种常用的架构模型来定义制造运营管理是五普渡参考模型(PRM),后来形成了ISA-95标准的基础。该模型通常表示为:
  
  5级-商业系统
  
  等级4-电厂厂级的企业资源计划(ERP,MRP,MES)
  
  等级3-经营单位的级别
  
  第2级-机器/过程自动化水平
  
  等级1-控制器级别
  
  0级-传感器/执行器
  
  现有的自动化系统普遍反映这种体系结构,在通用计算机上运行的软件在级别2,3,4,和5。2,第3和第4级数据库和通信接口,缓冲,和每一级之间的信息同步到相关的人机界面和用户界面。计算成本和网络带宽的限制,决定了此配置基于过去的技术。然而,多层次的计算模型是复杂的,并创造了大量的成本,持续配置的控制和生命周期投资。幸运的是,这种模式正在发生变化,使一个更为高效和流畅的自动化系统体系结构。在新模式中,控制器可以沟通信息,各级直接使用适当的方法和协议。
  
  以太网通信已成为工业自动化协议和业务系统的高速和普遍使用的技术。更多的控制器支持多个以太网端口直接与存在于整个工业厂房的工业和商业网络。历史学家,分析,实时维护和监控等功能,现在被纳入控制器。这简化了这些功能的应用程序,并消除了2级和3级软件的成本,复杂性,性能阻力,以及持续的软件维护。更强大的控制器和通信使控制器之间的协调,而不需要一台单独的计算机,以及协调他们的。一个很好的例子是控制器,包含完整的ISA88批处理功能,即只接收批量订单,并执行它们,从而提高了生产吞吐量和响应。
  
  物联网
  
  “物联网”成为现实的传感器和执行器嵌入在物理对象-从公路到心脏起搏器-和联系,通过有线和无线网络,利用互联网协议(IP)。工业控制器也开始顺应这一趋势提供数据细化,当地的历史学家,分析,在源端设备和先进的控制。现代控制器进行通信的系统使用“IP管道”是很普遍的制造工厂,包括发送电子邮件,FTP文件的能力,各级,提供WEB页面。开放的通讯,支持使用XML,SOAP,SNMP和OPCUA。
  
  新品种
  
  在过去的十年里发生了巨大的技术创新和改进,开始将部署在级别0和1级设备。这些器件集成了功能强大的新的CPU芯片,以简化自动化架构。是由大批量的生产的智能手机和平板电脑的迅速增加,电源,内存和通讯集成在CPU芯片与相关降低成本。在2008年超过10亿美元,其中约98%的嵌入式设备中的CPU制造。在2010年接管1.39亿手机的出货量。手机反映这一变化开始于1983年,第一个手持手机。摩托罗拉DynaTAC8000X是13×1.75×3.5英寸大小,重达1¾磅,提供30分钟的通话时间和8小时的待机功耗,并售出的零售价为3995美元在2012美元($9,281.84)。现在智能手机的一小部分成本,并提供显着更多的权力。工业控制器和嵌入式工业终端设备的新品种,把这个权力,并添加新的特性,包括嵌入式Web服务器,电子邮件客户端和Web服务。这些功能使这些0级和1个4级和5个系统设备直接沟通。这是常见的,现在看到的双核心CPU的控制器和一些公司已经宣布基于四核控制器。例如,新的英特尔多核Atom处理器开始被纳入工业控制器。这些更强大的工业控制器成为自动化的计算引擎,也开始崩溃典型的5级模型和自动化系统更加灵活和响应。
  
  自动化软件
  
  成立更高层次的功能强大的工业控制器直接进入这些新品种的开始,无需中间层次的软件。中间层次的软件和计算机已达到其目的的缓冲,同步,翻译和改进传感器和控制器的信息。但是他们也创作了大量的中等水平的计算机,数据库,软件,价格昂贵,难以维持。临时解决方案是迁移到更强大的计算机和现有的中等水平的虚拟化软件。这种迁移和虚拟化提高了性能和集中的软件维护和配置控制。随着时间的推移,这个中间层次的软件功能正在采取新的更强大的控制器。
  
  整体与自适应
  
  在终端设备的通信和计算新的高度开放的可能性,为全面和适应自动化,以提高效率。在步骤的“互联网物联网”的趋势,这是一个合乎逻辑的演进和将导致反应更灵敏,高效的生产。
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