工業自動化設計人員必須始終關注基本設備操作和安全。但現在，這些用戶正在努力
近年來，涉及運營技(ji)術（OT）控制(zhi)的工業(ye)制(zhi)造最(zui)終(zhong)用(yong)戶和(he)機器制(zhi)造原始設備制(zhi)造商（OEM）開(kai)始認識(shi)到(dao)，他們(men)的自(zi)動化(hua)系統中的(de)數據具有非常大(da)的(de)潛在(zai)價值。訪問(wen)這些數據(ju)，并(bing)將其(qi)傳輸到方(fang)便的地方(fang)，如本(ben)地或基于(yu)云的信(xin)息技術(shu)（IT）資(zi)源(yuan)中，然后對其(qi)進行分(fen)析并(bing)采取措施，可以使這些用戶(hu)更(geng)高(gao)效地運行他們的系(xi)統，提高(gao)安全性，并(bing)最大限度地延長正常運行時間。
在這(zhe)一領(ling)域，沒有通用的解決方案。完整(zheng)的OT/IT 解(jie)決方(fang)案需要合適的軟件(jian)(jian)、通信協(xie)議和(he)網絡解(jie)決方(fang)案，以便在一系列硬(ying)件(jian)(jian)產品上運行，例如：緊湊的大型可編程邏輯(ji)控(kong)制(zhi)器(qi)（PLC）、邊緣控(kong)制(zhi)器(qi)、安全控(kong)制(zhi)器(qi)、輸入/ 輸出（I/O）模(mo)塊(kuai)、運動(dong)控(kong)制(zhi)、網關(guan)、人機界面（HMI）和(he)工控(kong)機（IPC）。
歸根結底(di)，有了(le)這么多(duo)的(de)(de)選擇(ze)和可能(neng)性，工業自動化設計人員(yuan)就能(neng)得到最(zui)好的(de)(de)服務，高效地開發各種規模的(de)(de)應用，因(yin)為他們可以在最(zui)大范圍內的(de)(de)兼(jian)容邊緣就緒設備的(de)(de)產(chan)品(pin)組合中選擇(ze)所(suo)需(xu)的(de)(de)產(chan)品(pin)。
不同項目規模的(de)自動化設計
OEM 和(he)最(zui)終(zhong)用(yong)(yong)戶更喜歡盡可能實(shi)(shi)現自動(dong)化設計的(de)(de)(de)標準化。這將最(zui)大限度(du)地(di)減少他們需(xu)要(yao)訂購和(he)儲備的(de)(de)(de)產品(pin)品(pin)牌/ 型(xing)號的(de)(de)(de)種(zhong)類，并(bing)最(zui)大限度(du)地(di)提高用(yong)(yong)戶的(de)(de)(de)熟悉(xi)度(du)和(he)效率。另(ling)一方面，好的(de)(de)(de)設計要(yao)求(qiu)在(zai)(zai)每種(zhong)情況下(xia)使用(yong)(yong)合適的(de)(de)(de)產品(pin)。對于(yu)小型(xing)單元控制應(ying)用(yong)(yong)和(he)本地(di)操作，一臺緊湊的(de)(de)(de)PLC 就能實(shi)(shi)現這一目標。在(zai)(zai)實(shi)(shi)施(shi)自動(dong)化的(de)(de)(de)過程(cheng)中，除(chu)非(fei)項(xiang)目規模和(he)要(yao)求(qiu)達到(dao)一定的(de)(de)(de)規模，否則在(zai)(zai)小型(xing)輸送機系統上(shang)使用大型PLC
▎圖1 ：選擇的自動(dong)化控制器必須(xu)符合(he)應用需求，但設計(ji)人(ren)員希望(wang)解決方(fang)案同時支持當(dang)前和(he)未(wei)來的IIoT 連接要求。
設計人員會發現，從同一家族PLC
· 各(ge)種外形尺寸的本地(di)I/O（基于片式或機架）、機上(shang)遠程I/O 和其他(ta)形式的I/O，具體取決于目標應用。
· 可(ke)擴(kuo)展(zhan)選項，用(yong)戶可(ke)以(yi)根據需要(yao)選擇內存(cun)、性能、I/O 能力和運動控制(zhi)等高級功能。
· 所(suo)有型號(hao)都包含1Gb 以(yi)太網端口；并且有的型號(hao)增加了以(yi)太網端口。
· 能夠支持一種或(huo)多種現場總線協議，如(ru)PROFINET、Modbus 等。
· 能夠使用OPC UA 與HMI/SCADA 系統以及新(xin)型邊緣(yuan)設備進(jin)行安(an)全通信(xin)。
· 使(shi)用同一通用軟件(jian)開發套件(jian)為控制和數據處理進行配置。
· 獲得安全設計產(chan)品的2 級認證。
尤其重要的是可以(yi)通過(guo)千兆以(yi)太網進行安全OPC UA 通信。OPC UA 是一種領先的本地通信協議(yi)，可確(que)保任(ren)何OT 控制(zhi)器隨時準備與各種類型的獨立邊(bian)緣操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)進行(xing)交互，以向執行(xing)IIoT 任(ren)務的IT 系(xi)統(tong)傳輸(shu)數據。這種控制(zhi)與邊(bian)緣處理(li)的分離(li)對于(yu)保護OT 系(xi)統(tong)免受IT 威脅是至關重要(yao)的。
OT/IT 集成實(shi)現小型化
高(gao)速確定(ding)性(xing)控制需要(yao)(yao)各種規模(mo)的(de)PLC。當應(ying)用需要(yao)(yao)更多內存和I/O、模(mo)塊(kuai)化(hua)可(ke)擴展(zhan)性(xing)、冗余和集成運動控制時，大型PLC 可
要(yao)在不(bu)中(zhong)斷(duan)現有自動(dong)化的情況下僅連接幾個I/O 點，最佳解決方案(an)通常是在小型本地面板或分(fen)布(bu)式機器上的I/O 站中添加模塊化(hua)I/O。這些可(ke)以連接(jie)到附近的(de)邊緣就緒PLC，也可(ke)以通過PROFINET 總線耦合(he)器連接(jie)到任(ren)何支持邊緣的(de)控制器或IPC。可(ke)能會首選(xuan)后者，這樣就不會干擾當前正在運行的(de)PLC。
在(zai)(zai)某(mou)些(xie)情況下，可能(neng)需要從可配置的安(an)全控(kong)制器收集數(shu)據(ju)，例如可智能(neng)配置的安(an)全繼電器。這些(xie)設備(bei)中有(you)許多支持PROFINET 等工業通信協議，因此可以連接到邊緣就緒或支持邊緣的設備(bei)。主要區別在(zai)(zai)于，這些(xie)控(kong)制器可能(neng)還有(you)大量可用的擴展(zhan)和診斷數(shu)據(ju)。
然而(er)，對于許多新機(ji)器和改(gai)造的情況來說，最(zui)佳解決(jue)方案是(shi)邊緣就緒的緊(jin)湊型PLC控制(zhi)器（圖(tu)2）。這些規(gui)模合適(shi)的設(she)備(bei)具有足夠的I/O 來(lai)處理常見需求，并且它們可以(yi)(yi)進行編程(cheng)用于(yu)本地控制(zhi)和/ 或監視。這些設(she)備(bei)還可以(yi)(yi)執行數據(ju)預處理，例如(ru)實時(shi)計(ji)數器功能，根據(ju)外(wai)部一(yi)個離(li)散量的輸入來(lai)累(lei)加已生(sheng)產多少零件。這些緊湊型PLC 使用內(nei)置以(yi)(yi)太網(wang)口可以(yi)(yi)將(jiang)信(xin)息傳輸給更高級(ji)別的邊緣(yuan)設(she)備(bei)。
▎圖(tu)2 ：艾(ai)默生研發的(de)PACSystems RSTi-EP CPE200 系列緊湊(cou)型(xing)(xing)PLC，具有大型(xing)(xing)PLC 的(de)功能，如通過1Gb 以太網(wang)進(jin)行(xing)安全OPC UA 通信，確保(bao)整個產品組合為IIoT連接做好準備。
產品組合的優勢
有(you)(you)(you)許多類型的(de)(de)緊湊型PLC，但只(zhi)有(you)(you)(you)少(shao)數(shu)幾種(zhong)可(ke)(ke)以(yi)作為(wei)更大(da)的(de)(de)全面產品(pin)組合的(de)(de)一部分。這(zhe)有(you)(you)(you)什么關(guan)系？因為(wei)不管機器或應用的(de)(de)大(da)小如何(he)，用戶(hu)希望他們可(ke)(ke)以(yi)使用可(ke)(ke)擴展的(de)(de)解決方案，這(zhe)樣他們進行最(zui)少(shao)的(de)(de)學習、付出(chu)最(zui)少(shao)的(de)(de)努力就可(ke)(ke)以(yi)創建(jian)穩健(jian)的(de)(de)自(zi)動(dong)化(hua)項(xiang)目(mu)。只(zhi)有(you)(you)(you)當(dang)自(zi)動(dong)化(hua)產品(pin)供(gong)(gong)應商成(cheng)為(wei)了解挑戰且(qie)值得信賴的(de)(de)合作伙伴(ban)，并通過提供(gong)(gong)各(ge)種(zhong)規模(mo)的(de)(de)PLC、邊(bian)緣控(kong)制(zhi)器、HMI、SCADA、運(yun)動(dong)控(kong)制(zhi)器、伺服和(he)驅動(dong)、安全裝置等，讓客戶(hu)高枕(zhen)無憂時，這(zhe)才(cai)有(you)(you)(you)可(ke)(ke)能實現。
為了配(pei)(pei)置(zhi)這些系統，當(dang)設計人員選擇合適的自動化設備(bei)時(shi)，他(ta)們不想學習如何使用新的編程環境。相反，他(ta)們更(geng)喜歡一致(zhi)的環境，這樣(yang)所有的配(pei)(pei)置(zhi)工(gong)作都采用一個工(gong)具集和(he)一個工(gong)具鏈（見(jian)圖3）。
▎圖3 ：通過(guo)艾(ai)默生PACSystems 的PLC、邊緣控制器等(deng)產(chan)品組合，最終用(yong)戶能夠為每(mei)個應用(yong)選(xuan)擇合適的自(zi)動(dong)化設(she)備，同時保(bao)持在一(yi)致(zhi)環(huan)境中開發的簡(jian)單(dan)性和高(gao)效(xiao)率。
這種一致性的概念也應該適用于
確定(ding)性側在(zai)(zai)特定(ding)的(de)所謂(wei)護軌內運(yun)(yun)行(xing)(xing)，以(yi)確保(bao)系統安全(quan)和穩健運(yun)(yun)行(xing)(xing)。邏輯(ji)程序(xu)經常(chang)改(gai)變，因為(wei)它是(shi)面(mian)向(xiang)生產的(de)，所以(yi)應該與存在(zai)(zai)潛在(zai)(zai)風險的(de)外(wai)部(bu)影響隔離(li)，如工廠網絡(luo)和互聯網連接。它需要為(wei)OT 人員量身定(ding)制，這些人員通(tong)常(chang)更熟悉梯形圖邏輯(ji)和IEC 語言，而不是(shi)IT 編程。
邊緣計算和(he)IIoT 環境(jing)是用(yong)其(qi)他更以IT 為(wei)中心的(de)語言配置的(de)，如Python、C++ 和(he)相關的(de)應用(yong)程序。這一(yi)方面不僅面向互聯網(wang)（因此必須提供網(wang)絡(luo)防御(yu)），而(er)且發展迅(xun)速，應該(gai)更容易(yi)在(zai)不影響(xiang)確定性操作的(de)情(qing)況下更新。然而(er)，邊緣計(ji)算任(ren)務(wu)必須能(neng)夠安全地與確定性側進行交互，以(yi)收集數據并(bing)提供(gong)操作設置更新。
一(yi)(yi)個全(quan)(quan)面的(de)自動(dong)化產品(pin)組合應包(bao)括確定性控制、邊(bian)緣(yuan)(yuan)計(ji)算、I/O、安全(quan)(quan)，甚至(zhi)是(shi)設計(ji)用(yong)(yong)于協同(tong)工(gong)作的(de)運動(dong)控制產品(pin)。用(yong)(yong)戶應該只需要(yao)學習如何使用(yong)(yong)一(yi)(yi)套開發(fa)軟件(jian)，就能夠一(yi)(yi)致地進行(xing)確定性編程，并(bing)將其部(bu)署在適當(dang)規模的(de)平臺上。類似地，無論(lun)是(shi)部(bu)署在邊(bian)緣(yuan)(yuan)控制器、IPC 還是(shi)服務器上，邊(bian)緣(yuan)(yuan)代碼和應用(yong)(yong)程序(xu)，或者支持邊(bian)緣(yuan)(yuan)的(de)HMI 軟件(jian)套件(jian)，都應該始終如一(yi)(yi)地運行(xing)。
面向未來的自動化應用
從(cong)生產工(gong)廠、工(gong)作車間、機(ji)器控(kong)制到簡單地監(jian)控(kong)幾個點，選用適(shi)當規模的自動(dong)化非常重要。當然，應根據自動化需求(qiu)選擇邊緣控(kong)制器(qi)、大型(xing)PLC 和緊湊型(xing)PLC 并(bing)確定其規(gui)模。而IT/ OT 融合并支持當前(qian)和未來數據(ju)處理需求的關(guan)鍵是選擇(ze)能夠通過1Gb 以太網連接提供安全OPC UA 的控制(zhi)(zhi)器（任何規模）。該家族的其他產品，如安全控制(zhi)(zhi)器、智能I/O 等，也應該可以與自動化(hua)以互補的方(fang)式協作。
為了簡化設計，使其面向(xiang)未(wei)來，并確保它們為IIoT 做好準備，設計人員(yuan)應該尋找一種自動化產品(pin)組合，在整(zheng)個產品范(fan)圍內提(ti)供確定性控制和通用(yong)邊(bian)緣計算的一致(zhi)性，并(bing)具有聯網功能，確保不(bu)會犧(xi)牲(sheng)數(shu)據收集(ji)需求。這將最(zui)大限度地減少設(she)計工作量，實現工作的可重用(yong)性和可移植性，并(bing)為將解決(jue)方案(an)部署到(dao)各種(zhong)規模的應(ying)用(yong)提(ti)供最(zui)佳靈活性。