工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員必須始終將基本設(shè)備操作和安全作為首要關(guān)注點(diǎn)。但現(xiàn)在這些用戶正在密切關(guān)注如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問和連接的次要目標(biāo)，這些目標(biāo)通常被描述為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā) 功能或邊緣通信功能。有時(shí)，這些用戶希望從一開始就內(nèi)置物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)功能，而在其他情況下，他們只是想確保其系統(tǒng)面向未來，以便以后可以輕松添加物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)。

近年來，涉及操作技術(shù) (OT) 控制的工業(yè)制造最終用戶和機(jī)器制造商原始設(shè)備制造商 (OEM) 已經(jīng)開始認(rèn)識(shí)到隱藏在他們直接掌握之外的潛在價(jià)值：自動(dòng)化系統(tǒng)中包含的數(shù)據(jù)。訪問這些數(shù)據(jù)，將其傳輸?shù)椒奖愕牡胤剑ɡ绫镜鼗蚧谠频男畔⒓夹g(shù)（IT）資源），然后對其進(jìn)行分析和采取行動(dòng)，可以使這些用戶能夠更有效地運(yùn)行其系統(tǒng)，提高安全性并最大限度地延長正常運(yùn)行時(shí)間。

這個(gè)領(lǐng)域不存在一刀切的解決方案。完整的 OT/IT 解決方案需要正確的軟件、通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)解決方案才能在一系列硬件產(chǎn)品上運(yùn)行，例如：

? 大型緊湊型可編程邏輯控制器 (PLC)

? 邊緣控制器

? 安全控制器

? 輸入/輸出 (I/O) 模塊

? 運(yùn)動(dòng)控制

? 網(wǎng)關(guān)

? 人機(jī)界面 (HMI)

? 工業(yè) PC (IPC)

最重要的是，有了如此多的選擇和可能性，工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員可以從提供最廣泛兼容邊緣的產(chǎn)品組合中選擇自己需要的產(chǎn)品，從而在開發(fā)小型和大型應(yīng)用程序時(shí)得到最好的服務(wù)，并且最有效地開發(fā)應(yīng)用程序- 準(zhǔn)備好的設(shè)備。

小型/中型/大型自動(dòng)化設(shè)計(jì)師

OEM 和最終用戶更喜歡最大程度地標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)化設(shè)計(jì)。這最大限度地減少了他們需要訂購和庫存的產(chǎn)品品牌/型號(hào)的數(shù)量，并最大限度地提高了用戶的熟悉度和效率。另一方面，好的設(shè)計(jì)需要針對每種情況應(yīng)用正確的產(chǎn)品。對于小型單元控制應(yīng)用和本地化操作，緊湊型 PLC 即可滿足要求。在項(xiàng)目規(guī)模和要求增長到一定規(guī)模之前，在小型輸送機(jī)系統(tǒng)上使用大型 PLC 或成熟的邊緣控制器可能不是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的最具成本效益的方法。

設(shè)計(jì)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)，最簡單的選擇是從 PLC 系列中進(jìn)行選擇，為從小單元控制到大型監(jiān)控安裝的任何應(yīng)用創(chuàng)建可擴(kuò)展的適當(dāng)尺寸的解決方案，特別是當(dāng)該產(chǎn)品組合提供一致性和以下特性時(shí)：

? 外形尺寸可用于各種本地I/O（基于切片或基于機(jī)架）、機(jī)上遠(yuǎn)程I/O 以及其他形式的I/O，具體取決于目標(biāo)應(yīng)用。

? 可擴(kuò)展選項(xiàng)，因此用戶可以根據(jù)需要選擇內(nèi)存、性能、I/O 功能以及運(yùn)動(dòng)等高級功能。

? 所有型號(hào)均包含 1Gb 以太網(wǎng)端口；可以選擇在較大型號(hào)上添加端口。

? 能夠支持一種或多種現(xiàn)場總線協(xié)議，如PROFINET、Modbus 或其他協(xié)議。

? 能夠使用OPC UA 與HMI/SCADA 系統(tǒng)以及新型邊緣設(shè)備進(jìn)行安全通信。

? 可使用通用軟件開發(fā)套件進(jìn)行配置以進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理。

? 獲得安全設(shè)計(jì)產(chǎn)品二級認(rèn)證。

尤其重要的是通過千兆位以太網(wǎng)進(jìn)行安全 OPC UA 通信的可用性。 OPC UA 是一種領(lǐng)先的本地通信協(xié)議，可確保任何 OT 控制器準(zhǔn)備好與所有類型的獨(dú)立邊緣操作系統(tǒng)進(jìn)行交互，以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?物聯(lián)網(wǎng)開發(fā) 工作的 IT 系統(tǒng)。這種控制與邊緣處理的分離對于保持 OT 系統(tǒng)免受 IT 威脅的可管理保護(hù)至關(guān)重要。

OT/IT 集成規(guī)模較小

高速確定性控制需要各種規(guī)模的 PLC。當(dāng)應(yīng)用程序需要更多內(nèi)存和 I/O、模塊化可擴(kuò)展性、冗余和集成運(yùn)動(dòng)控制時(shí)，大型 PLC 就有其用武之地。這些較大的 PLC 通常還具有支持 OT/IT 與邊緣計(jì)算集成和更多協(xié)議選擇的功能集。但對于無數(shù)需要本地控制的小型系統(tǒng)和機(jī)器來說，設(shè)計(jì)邊緣就緒自動(dòng)化的最佳且最具成本效益的方法是什么？設(shè)計(jì)人員不應(yīng)僅僅因?yàn)閼?yīng)用程序已本地化并且 I/O 數(shù)量較少而被迫犧牲 OPC UA、1Gb 網(wǎng)絡(luò)和加密數(shù)據(jù)傳輸?shù)葦?shù)據(jù)相關(guān)功能。

為了在不破壞現(xiàn)有自動(dòng)化的情況下僅連接幾個(gè) I/O 點(diǎn)，最佳解決方案通常是在小型本地面板或分布式機(jī)上 I/O 塊中添加模塊化 I/O。這些可以連接到附近的邊緣就緒 PLC，或者可以通過 PROFINET 總線耦合器連接到任何支持邊緣的控制器或 IPC。后者可能更可取，這樣當(dāng)前正在操作設(shè)備的 PLC 就不需要受到干擾。

在某些情況下，可能需要從可配置安全控制器（例如智能可配置安全繼電器）收集數(shù)據(jù)。其中許多設(shè)備都包含 PROFINET 等工業(yè)通信協(xié)議，因此它們可以連接到邊緣就緒或支持邊緣的設(shè)備。主要區(qū)別在于這些控制器還可能具有重要的可用擴(kuò)展數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù)。

然而，對于許多新機(jī)器和改造情況，最佳解決方案是邊緣就緒的緊湊型 PLC 控制器。這些尺寸合適的設(shè)備具有足夠的 I/O 來處理常見需求，并且可以對它們進(jìn)行編程以進(jìn)行本地控制、監(jiān)視或兩者兼而有之。這些設(shè)備還可以執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，例如根據(jù)離散輸入增加生產(chǎn)零件數(shù)量的運(yùn)行計(jì)數(shù)器。使用板載以太網(wǎng)端口，這些緊湊型 PLC 可以將信息傳輸?shù)礁呒墑e的邊緣設(shè)備。

自動(dòng)化設(shè)計(jì)師，產(chǎn)品組合優(yōu)勢

有多種類型的緊湊型 PLC 可供選擇，但只有少數(shù)幾種是更大、更全面的產(chǎn)品組合的一部分。為什么這很重要？由于用戶希望無論機(jī)器或應(yīng)用程序規(guī)模如何都可以使用可擴(kuò)展的解決方案，因此他們可以通過最少的學(xué)習(xí)和工作來創(chuàng)建強(qiáng)大的自動(dòng)化項(xiàng)目。只有當(dāng)自動(dòng)化產(chǎn)品供應(yīng)商扮演值得信賴的合作伙伴的角色，了解挑戰(zhàn)，并通過提供各種規(guī)模的 PLC、邊緣控制器、HMI、SCADA、運(yùn)動(dòng)控制器、伺服系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器、安全、等等。

為了配置這些系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)計(jì)人員選擇合適尺寸的自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，他們不想學(xué)習(xí)如何使用新的編程環(huán)境。相反，他們更喜歡一致的環(huán)境，因此所有配置工作都有一個(gè)工具集和一個(gè)工具鏈。

這種一致性的概念也應(yīng)該適用于控制和邊緣實(shí)現(xiàn)理念。確定性控制與通用分析和邊緣計(jì)算有很大不同。出于性能和網(wǎng)絡(luò)安全的原因，這兩個(gè)域應(yīng)保持獨(dú)立，但能夠彼此安全地協(xié)作。

確定性方面在某些所謂的護(hù)欄內(nèi)運(yùn)行，以確保系統(tǒng)安全并穩(wěn)健運(yùn)行。邏輯編程很少改變，并且由于它是面向生產(chǎn)的，因此應(yīng)該與潛在的有風(fēng)險(xiǎn)的外部影響（例如工廠網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接）隔離。它需要針對 OT 人員進(jìn)行定制，他們通常比 IT 編程更熟悉梯形邏輯和 IEC 語言。

邊緣計(jì)算和 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā) 環(huán)境配置有其他更以 IT 為中心的語言，如 Python、C++ 和相關(guān)應(yīng)用程序。這一端不僅面向互聯(lián)網(wǎng)，因此必須提供網(wǎng)絡(luò)防御，而且它發(fā)展迅速，應(yīng)該更容易更新，而不影響確定性操作。然而，邊緣計(jì)算任務(wù)必須能夠與確定性端安全地交互，以收集數(shù)據(jù)并提供操作設(shè)置更新。

全面的自動(dòng)化產(chǎn)品組合將包括確定性控制、邊緣計(jì)算、I/O、安全性，甚至是旨在協(xié)同工作的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品。用戶只需要學(xué)習(xí)如何使用一套開發(fā)軟件，使他們能夠一致地創(chuàng)建確定性編程并將其部署在適當(dāng)大小的平臺(tái)上。同樣，邊緣代碼和應(yīng)用程序或支持邊緣的 HMI 軟件套件應(yīng)該一致運(yùn)行——無論是部署在邊緣控制器、IPC 還是服務(wù)器上。

面向未來的自動(dòng)化應(yīng)用

實(shí)施適當(dāng)規(guī)模的自動(dòng)化對于從生產(chǎn)工廠到工作單元、機(jī)器控制到簡單監(jiān)控幾個(gè)點(diǎn)的應(yīng)用都很重要。當(dāng)然，應(yīng)根據(jù)自動(dòng)化需求來選擇邊緣控制器、大型 PLC 和緊湊型 PLC 并確定其規(guī)模。但 IT/OT 融合以及支持當(dāng)前和未來數(shù)據(jù)處理需求的關(guān)鍵是選擇通過 1Gb 以太網(wǎng)連接提供安全 OPC UA 的控制器（任何規(guī)模）。安全控制器、智能 I/O 等一系列其他產(chǎn)品也應(yīng)該能夠與自動(dòng)化以互補(bǔ)的方式工作。

為了簡化設(shè)計(jì)、面向未來并確保它們?yōu)?a href="http://" target="_blank">工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)做好準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該尋找一種自動(dòng)化產(chǎn)品組合，在整個(gè)產(chǎn)品系列中提供確定性控制和通用邊緣計(jì)算的一致性，并具有確保不犧牲任何網(wǎng)絡(luò)功能的自動(dòng)化產(chǎn)品組合以滿足數(shù)據(jù)收集的要求。這將最大限度地減少設(shè)計(jì)工作量，實(shí)現(xiàn)工作的重用和可移植性，并為將解決方案部署到各種規(guī)模的應(yīng)用程序提供最佳的靈活性。