Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Публикации Ua.Automation.com в январе 2013 года

Упрощение иерархии систем автоматизации


 Январь 2013
 
Вот уже немало лет промышленность ориентируется на архитектуру систем автоматизации с пятью уровнями. Сегодня современные технологии позволяют упростить модель и убрать часть уровней, улучшая производительность и уменьшая издержки на поддержку программного обеспечения.
 
Для определения архитектуры систем управления производственными операциями (Manufacturing Operations Management, MOM) обычно используется пятиуровневая модель университета Пердью (Purdue Reference Model, PRM), которая позднее легла в основу стандарта ISA-95. В стандарте описаны следующие уровни:
 
Уровень 5 – бизнес-приложения
Уровень 4 – уровень предприятия (ERP, MRP, MES)
Уровень 3 – управление производственными операциями
Уровень 2 – автоматизация машин/процессов
Уровень 1 – контроллеры
Уровень 0 – сенсоры/исполняющие устройства

Существующие системы автоматизации, как правило, реализуют эту архитектуру, с использованием ПО, работающего на неспециализированных компьютерах, на уровнях 2, 3, 4 и 5. На уровнях 2,3 и 4 обычно используются базы данных и коммуникационные интерфейсы, накапливающие и синхронизирующие информацию между всеми уровнями, в добавление к ассоциированным HMI и пользовательским интерфейсам. Ограничения, вызванные стоимостью компьютерных технологий и пропускной способностью сетей, диктовали эту конфигурацию, основанную на технологиях прошлого. Эта многоуровневая модель сложна, приводит к серьезным издержкам, требует постоянных инвестиций во время жизненного цикла продуктов. К счастью, сейчас стала возможной более эффективная и простая архитектура систем автоматизации. В ней контроллеры, используя соответствующие методы и протоколы, могут обмениваться информацией со всеми уровнями напрямую.

Технологии Ethernet сегодня предлагают высокие скорости и доминируют в сетях систем промышленной автоматизации и автоматизации бизнеса. Все больше контроллеров поддерживают несколько портов Ethernet для прямого взаимодействия с промышленными и корпоративными сетями. Сбор и накопление технологических данных, аналитика, мониторинг состояния оборудования в режиме реального времени и другие функции теперь встраиваются в контроллеры напрямую. Это упрощает реализацию данных функций и позволяет избежать затрат на ПО на уровнях 2 и 3 иерархии систем автоматизации. Кроме того, архитектура упрощается, а производительность растет. Более мощные контроллеры с развитыми коммуникационными возможностями делают возможной координацию между ними без использования отдельных компьютеров. Хорошим примером являются контроллеры, полностью реализующие стандарт ISA88 для управления рецептурным производством, и, благодаря этому, значительно повышающие производительность и скорость реакции на различные изменения.

Интернет вещей

«Интернет вещей» становится реальностью по мере того, как датчики и исполняющие устройства встраиваются во все большее количество физических объектов – от автодорог до кардиостимуляторов – и соединяются с помощью проводных и беспроводных сетей, использующих IP-протокол. Промышленные контроллеры также следуют этой тенденции, и уже могут общаться со всеми уровнями систем автоматизации с помощью IP-протокола, открывающего доступ к таким функциям как Email, FTP и WEB. Открытые коммуникации возможны благодаря использованию XML, SOAP, SNMP и OPC UA.

Новое поколение

В течение последних десяти лет мы стали свидетелями огромного технического прогресса в устройствах уровней 0 и 1. В устройства встраиваются новые мощные процессоры для упрощения архитектуры систем. Стремительный рост вычислительных мощностей, объемов памяти и коммуникационных возможностей, встраиваемых в микрочипы, с параллельным падением цен, вызван огромными объемами производства смартфонов и планшетных компьютеров. К примеру, в 2008 г. было выпущено более 10 млрд. процессоров, 98% из которых были встроены в различные устройства. В 2010 г. было продано более 1,39 млрд. смартфонов. Мобильные телефоны отражают те изменения, которые произошли с 1983 г., когда они появились на рынке. Размеры первого мобильного телефона Motorola  DynaTAC 8000X составляли 22,5х12,5х3,75 см, вес – около 1,15 кг. Время разговора достигало 30 минут, при 8 часах ожидания. Розничная цена телефона была $3,995 (или $9,281.84 в долларах 2012 г.). Смартфоны сегодняшнего дня стоят в десятки раз меньше, предлагая неизмеримо больше. Промышленные контроллеры и встраиваемые оконечные устройства нового поколения пользуются этими возможностями, предлагая такие функции, как встроенные веб-серверы, клиенты электронной почты и веб-сервисы.  Благодаря этому, устройства уровней 0 и 1 могут прямо общаться с системами уровней 4 и 5. Двухъядерные процессоры сегодня повсеместно используются в контроллерах, и скоро их место займут четырехъядерные, такие как процессоры Intel Atom нового поколения. Эти мощные промышленные контроллеры, в принципе, провозглашают конец типичной 5-уровневой модели, делая системы автоматизации более гибкими и быстрореагирующими.

Лишний уровень

Внедрение функций более высокого уровня в промышленные контроллеры нового поколения устраняет необходимость в ПО среднего уровня. «Промежуточные» ПО и аппаратное обеспечение служат целям буферизации, синхронизации, трансляции и очистки информации от контроллеров и датчиков. Но такой подход также означает существование большого количества компьютеров, баз данных и ПО, дорогих и сложных в обслуживании. Временным решением этой проблемы является миграция на более мощные компьютеры и виртуализация ПО промежуточного уровня. Эти меры улучшат производительность, позволят централизовать процессы поддержки ПО и конфигурирования систем управления. Со временем функции промежуточного ПО примут на себя более мощные контроллеры.

Целостность и адаптивность

Новый уровень коммуникативных и вычислительных возможностей оконечных устройств открывает путь к целостной и адаптивной автоматизации. Это логичное направление эволюции систем промышленной автоматизации, согласующееся с тенденцией «Интернета вещей» и которое сделает производство более эффективным.
 
Автор: Билл Лайдон (Bill Lydon)