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自動化係統的結構發展

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摘要:自動化係統的結構發展
自動化行業已經發展多年,使其集中在一個5層的分層結構。但是新技術簡化這個模型,消除層,提高性能,降低軟件維護成本。一種常用的架構模型來定義製造運營管理是五普渡參考模型(PRM),後來形成了ISA-95標準的基礎。該模型通常表示為:

5級-商業係統

等級4-電廠廠級的企業資源計劃(ERP,MRP,MES)

等級3-經營單位的級別

第2級-機器/過程自動化水平

等級1-控製器級別

0級-傳感器/執行器

現有的自動化係統普遍反映這種體係結構,在通用計算機上運行的軟件在級別2,3,4,和5.2,第3和第4級數據庫和通信接口,緩衝,和每一級之間的信息同步到相關的人機界麵和用戶界麵。計算成本和網絡帶寬的限製,決定了此配置基於過去的技術。然而,多層次的計算模型是複雜的,並創造了大量的成本,持續配置的控製和生命周期投資。幸運的是,這種模式正在發生變化,使一個更為高效和流暢的自動化係統體係結構。在新模式中,控製器可以溝通信息,各級直接使用適當的方法和協議。

以太網通信已成為 工業自動化協議和業務係統的高速和普遍使用的技術。更多的控製器支持多個以太網端口直接與存在於整個工業廠房的工業和商業網絡。曆史學家,分析,實時維護和監控等功能,現在被納入控製器。這簡化了這些功能的應用程序,並消除了2級和3級軟件的成本,複雜性,性能阻力,以及持續的軟件維護。更強大的控製器和通信使控製器之間的協調,而不需要一台單獨的計算機,以及協調他們的。一個很好的例子是控製器,包含完整的ISA88批處理功能,即隻接收批量訂單,並執行它們,從而提高了生產吞吐量和響應。

物聯網

“物聯網”成為現實的傳感器和執行器嵌入在物理對象-從公路到心髒起搏器-和聯係,通過有線和無線網絡,利用互聯網協議(IP)。 工業控製器也開始順應這一趨勢提供數據細化,當地的曆史學家,分析,在源端設備和先進的控製。現代控製器進行通信的係統使用“IP管道”是很普遍的製造工廠,包括發送電子郵件,FTP文件的能力,各級,提供WEB頁麵。開放的通訊,支持使用XML,SOAP,SNMP和OPCUA。

新品種

在過去的十年裏發生了巨大的技術創新和改進,開始將部署在級別0和1級設備。這些器件集成了功能強大的新的CPU芯片,以簡化自動化架構。是由大批量的生產的智能手機和平板電腦的迅速增加,電源,內存和通訊集成在CPU芯片與相關降低成本。在2008年超過10億美元,其中約98%的嵌入式設備中的CPU製造。在2010年接管1.39億手機的出貨量。手機反映這一變化開始於1983年,第一個手持手機。摩托羅拉DynaTAC8000X是13×1.75×3.5英寸大小,重達1¾磅,提供30分鍾的通話時間和8小時的待機功耗,並售出的零售價為3995美元在2012美元($9,281.84)。現在智能手機的一小部分成本,並提供顯著更多的權力。工業控製器和嵌入式工業終端設備的新品種,把這個權力,並添加新的特性,包括嵌入式Web服務器,電子郵件客戶端和Web服務。這些功能使這些0級和1個4級和5個係統設備直接溝通。這是常見的,現在看到的雙核心CPU的控製器和一些公司已經宣布基於四核控製器。例如,新的英特爾多核Atom處理器開始被納入工業控製器。這些更強大的工業控製器成為自動化的計算引擎,也開始崩潰典型的5級模型和自動化係統更加靈活和響應。

自動化軟件

成立更高層次的功能強大的工業控製器直接進入這些新品種的開始,無需中間層次的軟件。中間層次的軟件和計算機已達到其目的的緩衝,同步,翻譯和改進傳感器和控製器的信息。但是他們也創作了大量的中等水平的計算機,數據庫,軟件,價格昂貴,難以維持。臨時解決方案是遷移到更強大的計算機和現有的中等水平的虛擬化軟件。這種遷移和虛擬化提高了性能和集中的軟件維護和配置控製。隨著時間的推移,這個中間層次的軟件功能正在采取新的更強大的控製器。

整體與自適應

在終端設備的通信和計算新的高度開放的可能性,為全麵和適應自動化,以提高效率。在步驟的“互聯網物聯網”的趨勢,這是一個合乎邏輯的演進和將導致反應更靈敏,高效的生產。
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