實現(xiàn)工廠自動化需要生成、傳輸和使用數(shù)據(jù)。其中一項關(guān)鍵決策在于何時、以及用何種方式傳輸此類關(guān)鍵數(shù)據(jù)。雖然在可編程自動化控制器/可編程邏輯控制器 (PAC/PLC) 編程中內(nèi)置有數(shù)據(jù)傳輸功能,但用戶和系統(tǒng)設(shè)計人員往往更傾向于選擇專用的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。這類系統(tǒng)可通過優(yōu)化提高速度和安全性,同時能夠使 PAC/PLC 專注于控制。
數(shù)據(jù)傳輸可分為兩種基本類型: 歷史型和事務型。本文將重點介紹事務型數(shù)據(jù)傳輸。
在考慮專用事務型數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴逊桨笗r,企業(yè)有以下兩種選擇: 基于計算機的和為特定目的打造的為特定目的打造的數(shù)據(jù)傳輸硬件模塊。選擇這些方案時要認真考量,要考慮到預算、安全性、現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)支持等各種因素。
事務型數(shù)據(jù)交換
事務數(shù)據(jù)帶有時間戳,擁有多個數(shù)值,并且與一個或多個對象相關(guān)。傳輸?shù)氖聞諗?shù)據(jù)通常包括生產(chǎn)過程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)相關(guān)的記錄、關(guān)系以及信息,例如產(chǎn)品和物料跟蹤、設(shè)備狀態(tài)和設(shè)備綜合效率 (OEE)。
多數(shù)自動化工廠都希望能夠快速并輕松地獲取這類關(guān)鍵且復雜的信息,從而使工廠各類工作人員可以同時檢索和查看多條記錄,并將其發(fā)送到相關(guān)設(shè)備和設(shè)施以控制生產(chǎn)。為此,必須要傳輸數(shù)據(jù),并選擇傳輸方法。
確定您工廠的需求
當您考慮安裝新系統(tǒng)或額外添加數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時,關(guān)鍵的考量因素在于工廠或設(shè)施現(xiàn)有的信息技術(shù)和架構(gòu)。其它因素還包括相關(guān)供應商的數(shù)量、所需可用性/正常運行時間、安全問題以及誰“有權(quán)”負責數(shù)據(jù)傳輸。
安全的重要性日益凸顯,而且?guī)缀趺刻於紩蟾鏀?shù)據(jù)泄漏問題。隨著越來越多的系統(tǒng)和機器通過Internet 連接在一起,不斷加強對安全性的關(guān)注是合情合理的,同時也需要采取相關(guān)措施來解決安全問題。例如,誰具備數(shù)據(jù)訪問權(quán)限,誰可以追蹤數(shù)據(jù),以及數(shù)據(jù)的重要性和價值如何?
工廠人事部門需要考慮如何安裝和調(diào)試數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、由誰負責管理該系統(tǒng)、需要更新或更改的頻率如何、是否需要設(shè)立專門的 IT 部門以及 IT和工廠車間員工將如何合作。
任何數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)都有利有弊,所以要在考慮到系統(tǒng)利弊的情況下對所有要求進行全面審查。
基于計算機的數(shù)據(jù)傳輸
對于基于計算機的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),采用通用計算機并結(jié)合定制代碼、腳本或?qū)S密浖绦騺韨鬏敂?shù)據(jù)。軟件在操作系統(tǒng)(通常為某一版本的Windows)上運行。對于包含定制代碼的基于計算機的系統(tǒng),其優(yōu)勢在于具備充分的靈活性。然而,其靈活性完全取決于 IT 員工/程序員的專業(yè)技術(shù)。
當 Visual Basic (VB) 腳本與人機界面 (HMI) 等其它軟件結(jié)合使用時,還會顯現(xiàn)基于計算機系統(tǒng)的另一種潛在優(yōu)勢。在這種情況下,基于計算機的系統(tǒng)具備多種功能。
使用基于計算機的系統(tǒng)時,主要弊端在于該系統(tǒng)需要較長的開發(fā)時間。創(chuàng)建代碼是決定成本的主要因素,而且在編碼完成之前可能導致上下游工廠停產(chǎn)。計算機變更也會導致工廠停產(chǎn)。如采用新版操作系統(tǒng)以及硬件升級即為典型的例子。即使是對操作系統(tǒng)或應用軟件的小幅升級可能也會導致意外操作,也需要相當長的時間才能解決。
另外一個考慮因素為系統(tǒng)維護和支持。車間人員有能力支持數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)嗎?需要向 IT 人員尋求幫助嗎?此外,IT 人員需要多長時間進行響應?
通過定制硬件進行數(shù)據(jù)傳輸
基于模塊的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可有效地減少基于計算機的系統(tǒng)通常需要的諸多步驟。專用的數(shù)據(jù)傳輸模塊可以使 PAC/PLC 直接與數(shù)據(jù)庫或客戶端進行通信。單個模塊即可實現(xiàn)企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間的端對端雙向數(shù)據(jù)傳輸,在采用客戶端/服務器構(gòu)架和更易于使用的數(shù)據(jù)服務器時也同樣如此。
對于具有特定控制器外形的硬件,模塊帶來的優(yōu)勢為可在機架中進行物理集成。
雖然定制的硬件需要軟件配合,但軟件僅用于初始配置。在根據(jù)用戶要求傳輸數(shù)據(jù)后,即可斷開配置軟件,硬件可獨立完成數(shù)據(jù)傳輸。
出于安全考慮,配置一般受密碼保護。此外,由于采用非開放式計算機/操作系統(tǒng),所以不會像通用計算機那樣受到病毒和惡意軟件的威脅。
基于模塊的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)還具有其它優(yōu)勢,包括內(nèi)置郵件提醒和通知、自動事件記錄、數(shù)據(jù)存儲和轉(zhuǎn)發(fā)(緩沖)、故障切換/容錯轉(zhuǎn)移和在線配置更改等。無論對于計劃停機還是意外停機,模塊均可快速進行更換,并可在備份后快速運行。
定制硬件的弊端取決于硬件外形。如果計劃安裝在機架中且用于特定的 PAC/PLC,則被迫降低處理能力和存儲能力來適應物理上給定的容量。
OPC 和 OPC UA
專用硬件專用于 OPC 和 OPC UA 架構(gòu),能夠帶來諸多相同的優(yōu)勢,如計算機操作系統(tǒng)不易受到攻擊以及無需編程等,但關(guān)鍵問題在于它們通常為專用服務器。因此,此類硬件無法實現(xiàn)端對端數(shù)據(jù)傳輸。必須對代表 OPC 或 OPC UA 架構(gòu)中服務器和客戶端的多個設(shè)備或系統(tǒng)逐一進行配置。
Softing Inc. 是羅克韋爾自動化合作伙伴聯(lián)盟中的Encompass? 第三方產(chǎn)品合作伙伴。 Softing 總部位于田納西州諾克斯維爾,主要從事控制和通信產(chǎn)品開發(fā),產(chǎn)品包括用于實現(xiàn)計算機與 ControlLogix? 之間數(shù)據(jù)交換的 tManager? ;支持控制器機架內(nèi)定制編程的56SAM 模塊;以及用于以太網(wǎng)線纜認證的 WireXpert 。