未來設(shè)備，光有“智能”是不夠的！

對于更智能、更復(fù)雜的設(shè)備，包括從輸入/輸出（I/O）到流量計的所有設(shè)備，簡單易用是幫助用戶充分利用設(shè)備的關(guān)鍵。

在疫情期間，消費類包裝商品（CPG）品牌經(jīng)歷了強勁的增長。麥肯錫公司表示，隨著消費者對更多和不同產(chǎn)品需求的不斷增加，高可變性可能會持續(xù)一段時間。這一時期的收獲和經(jīng)驗教訓(xùn)，可以幫助像寶潔（P&G）這樣的公司繼續(xù)把握未來，包括維持和提高產(chǎn)量以滿足需求增長的能力。

寶潔公司的智能過程單元（SPC）展示了一種未來的可能性，該單元使用了先進物理層以太網(wǎng)（APL），以簡化網(wǎng)絡(luò)、自動化和過程控制。更精簡的以太網(wǎng)層，可以更好地支持連續(xù)和批量操作的混合裝置實現(xiàn)現(xiàn)代化。通過將其連接到IT網(wǎng)絡(luò)，專注于和需要這些數(shù)據(jù)的更高級別的系統(tǒng)共享從智能設(shè)備獲得的診斷數(shù)據(jù)，它還可以提供更好的業(yè)務(wù)決策。

▲圖 1: P&G 在公司位于美國俄亥俄州西切斯特的企業(yè)工程技術(shù)實驗室 (CETL) 的APL以太網(wǎng)演示項目。項目包括四個 375 至 500 公斤的儲罐、六個帶流量計的泵以及三個執(zhí)行連續(xù)和間歇操作的裝置。它以水作為工藝流體，完全獨立且可遠(yuǎn)程操作。

根據(jù)寶潔公司過程自動化技術(shù)總監(jiān)Paul Maurath博士的說法，即將出現(xiàn)的新一代“更智能”的設(shè)備，如科里奧利流量計、pH變送器、雷達(dá)液位計、壓力變送器，甚至是離散設(shè)備開/關(guān)閥，都有更多的數(shù)據(jù)需要共享，而更多的上層系統(tǒng)，如維護和數(shù)據(jù)分析，都需要這些信息。現(xiàn)在，終端用戶面臨著集成、管理和監(jiān)控這些設(shè)備的重大挑戰(zhàn)，這些因素可能會影響它們的采用。

01

降低設(shè)備生命周期管理的復(fù)雜性

傳統(tǒng)的模擬和離散輸入/輸出（I/O）主導(dǎo)著使用以太網(wǎng)主干網(wǎng)高度分布式的架構(gòu)。使用Ethernet/IP和IO-Link等技術(shù)的智能設(shè)備正在加入這些網(wǎng)絡(luò)，在增加了功能的同時也增加了復(fù)雜性。

除了改進網(wǎng)絡(luò)策略以充分利用實時診斷數(shù)據(jù)外，寶潔公司還希望改進設(shè)備管理和維護策略以管理所有設(shè)備的生命周期。從網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備的配置到更換，智能設(shè)備管理成為有效管理正常運行時間和生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

02

用戶需要簡化的操作

Maurath向合作伙伴提出的要求很簡單，但并不容易實現(xiàn)：“利用更智能、更復(fù)雜的設(shè)備，包括從I/O到流量計的所有設(shè)備，來幫助我們管理復(fù)雜性?！?/p>

在ODVA和FDT集團的大會中，Maurath將微軟Windows平臺羅技鼠標(biāo)選項的多樣性，與工廠設(shè)備和功能的巨大差異進行類比?！爱?dāng)你更換像鼠標(biāo)這樣的設(shè)備時，后臺會發(fā)生哪些你可能想象不到的事情？你失去了與舊設(shè)備的連接，找到一個新設(shè)備。如果它是一個簡單的有線雙按鈕鼠標(biāo)，那很容易。但它如果是帶有15個可配置按鈕的復(fù)雜游戲鼠標(biāo)，而你沒有明確的替代品，怎么辦？Windows能否找到并安裝合適的驅(qū)動？所有這些可配置的功能會發(fā)生什么？”

更換控制系統(tǒng)中的任何設(shè)備，如壓力變送器，也可以采用相同的方法。如果是傳統(tǒng)的4~20mA設(shè)備，甚至包括HART配置，都很簡單。但如果是使用Ethernet/IP或IO-Link的智能設(shè)備呢？

一旦應(yīng)用失去初始連接，則必須進行重新配置，那問題就來了。新設(shè)備如何通信？它的新配置文件可用嗎？控制器是否必須重新啟動或重新加載才能使用新設(shè)備？新設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否相同，或者是否必須更改應(yīng)用程序代碼？完成這些任務(wù)需要多長時間？

盡管這些大問題迫在眉睫，但這條生產(chǎn)線已經(jīng)停機，最大未知問題仍然存在：這條生產(chǎn)線需要多久才能恢復(fù)運行？Maurath說：“最初的通信配置是一個令人頭疼的問題，如果設(shè)備升級為智能設(shè)備，參數(shù)和配置變量會更多，情況可能會變得更糟。為了解決這一問題，我們需要供應(yīng)商和標(biāo)準(zhǔn)組織圍繞集成和兼容性提供幫助?！苯鉀Q方案必須包括對智能系統(tǒng)進行故障排除和維修所需的內(nèi)容，以及更換設(shè)備的簡便方法，以避免幾小時甚至數(shù)天的延遲。

03

減少配置混亂

任何負(fù)責(zé)過安裝、配置、更換或排除智能過程變送器等設(shè)備故障的工程師，都會告訴你該過程是多么困難。每個設(shè)備接口（可能有多個視圖）是否顯示相同的信息？如果答案是否定的，那么用戶很容易在不知不覺中下載并覆蓋配置。

因此，控制器無法輕松上傳現(xiàn)場設(shè)備的配置。如果技術(shù)人員向設(shè)備添加一個過濾器，稍后出現(xiàn)的主控制器可能會并覆蓋這些更改。那么誰的配置才是正確的？這些選擇足以讓最有經(jīng)驗的專業(yè)人員感到沮喪，這就是FDT專注于精簡工作的原因。

04

分布式架構(gòu)的 FDT 設(shè)備生命周期管理解決方案

作為一家專注于智能設(shè)備集成和生命周期管理20年的標(biāo)準(zhǔn)組織，F(xiàn)DT可以提供開放標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，幫助寶潔公司解決在智能設(shè)備生命周期管理方面遇到的問題。這些解決方案適用于任何網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，包括更新、精簡的以太網(wǎng)架構(gòu)。

▲圖 2: 現(xiàn)在的智能過程單元已經(jīng)包括 APL，并將 IO-Link 添加到其 EtherNet/IP 架構(gòu)中。

FDT標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)于基于軟件的托管環(huán)境和設(shè)備類型管理（DTM）解決方案，這些解決方案開放并統(tǒng)一了獨立于混合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、設(shè)備/類型或供應(yīng)商的架構(gòu)。

嵌入式FDT主機環(huán)境充當(dāng)設(shè)備管理器，在后臺通過DTM運行與連接設(shè)備的通信，就像PC的設(shè)備管理器之于鼠標(biāo)或打印機等外圍設(shè)備一樣。最終結(jié)果是：一個開放的架構(gòu)為用戶提供了為其應(yīng)用選擇設(shè)備、類型、驅(qū)動程序和供應(yīng)商的自由和靈活性，同時為設(shè)備管理提供了統(tǒng)一的環(huán)境。這簡化了網(wǎng)絡(luò)上任何連接設(shè)備的智能設(shè)備管理，包括設(shè)計、集成、配置、監(jiān)控和更換。

通過國際過程工業(yè)自動化技術(shù)用戶協(xié)會（NAMUR）開放架構(gòu)（NOA）（特別是NOA-175）推薦的第二個通道，F(xiàn)DT服務(wù)器可以為寶潔公司升級后的棕地應(yīng)用提供分布式控制環(huán)境，以處理設(shè)備/過程生命周期管理。

▲圖 3: FDT 服務(wù)器架構(gòu)基于 NOA-175 推薦的第二信道，為與棕地或綠地架構(gòu)提供了一個開放和安全的連接。

05

兩種更簡單的設(shè)備管理解決方案

有兩種可行的解決方案能夠幫助應(yīng)對智能設(shè)備管理的復(fù)雜性，并通過現(xiàn)代的管理和監(jiān)控設(shè)備與數(shù)據(jù)的方式，保護安裝基礎(chǔ)的完整性。兩者都是基于根據(jù)NOA第二信道解決方案來應(yīng)用FDT服務(wù)器。

在現(xiàn)場部署FDT服務(wù)器，可讓用戶通過瀏覽器或移動設(shè)備，直接訪問現(xiàn)場設(shè)備，以獲得實時OT數(shù)據(jù)訪問，優(yōu)化監(jiān)控和維護實踐。此外，該解決方案允許根據(jù)OPC UA信息建模進行數(shù)據(jù)映射，因此OT數(shù)據(jù)可以滲透到IT領(lǐng)域（內(nèi)部或云端），從而允許更高級別的系統(tǒng)/客戶端、HMI服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)庫、批處理服務(wù)器、工程和維護服務(wù)器進行認(rèn)證訪問?？蛇x的FDThub （DTM存儲庫），可部署在云端或現(xiàn)場，允許自動設(shè)備檢測和配置，這是一項重要的服務(wù)，專注于維護設(shè)備軟件驅(qū)動程序、更新和app應(yīng)用。

FDThub可以協(xié)助FDT服務(wù)器更換設(shè)備。在添加更新、更智能或不同設(shè)備的情況下，連接到FDT服務(wù)器的FDThub，將自動檢測網(wǎng)絡(luò)上的新設(shè)備，并通知用戶配置該設(shè)備（如果需要的話則離線）。服務(wù)器將記住設(shè)備的舊參數(shù)，假設(shè)某些參數(shù)可能會轉(zhuǎn)移到新設(shè)備，并將自定義的新配置參數(shù)應(yīng)用到新設(shè)備上。

▲圖 4: 智能過程單元展示了一種可能的架構(gòu)，該架構(gòu)使用FDT 服務(wù)器和 FDThub 的本地副本來利用 NOA 第二信道。該解決方案允許通過 OT 和 IT 客戶端對所有現(xiàn)場設(shè)備進行監(jiān)控和優(yōu)化，并在本地托管所有服務(wù)。

▲圖 5: 另一種可能的架構(gòu)，可以利用 NOA 第二通道，使用本地 FDT 服務(wù)器和對 FDThub 的在線云訪問。該解決方案允許通過 OT 和 IT 客戶端監(jiān)控和優(yōu)化所有現(xiàn)場設(shè)備，所有服務(wù)都托管在云端。

隨著更智能、更強大設(shè)備的出現(xiàn)，未來的網(wǎng)絡(luò)和架構(gòu)只會變得更復(fù)雜，因此這很重要?；跇?biāo)準(zhǔn)的新技術(shù)，提供了基于功能性和簡單性的優(yōu)化解決方案，而不是強加技術(shù)負(fù)擔(dān)。最終用戶在創(chuàng)建和管理標(biāo)準(zhǔn)時,這些解決方案使其能夠?qū)@些系統(tǒng)進行故障排除。

“智能設(shè)備正在使我們的世界變得更復(fù)雜，因此，我們必須制定標(biāo)準(zhǔn)，使它們能夠相互協(xié)作，并能與現(xiàn)有自動化系統(tǒng)協(xié)同工作?！盡aurath說，“市場將決定哪些標(biāo)準(zhǔn)會成功，但我們?nèi)匀恍枰唵巍⒐δ苄詮姷募夹g(shù)，隨著時間的推移，這些技術(shù)會變得更易于實施、維護和遷移?！?/p>

審核編輯 ：李倩