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深度| 如何提高从传感器到云的互操作性?

2018。09。04 11:37:55

东莞市申由贸易有限公司

在现有商业产品的互操作性方面,FDT组织和OPC基金会合作,帮助工厂和其他工业设施实现从传感器到云的互操作性,并提高整个工业部门的生活。 循环管理。

自2011年以来,FDT组织和OPC基金会合作开展现有现成产品的互操作性,以帮助工厂和其他工业设施在使用开放标准方面获得更高回报。。 此次合作为从传感器到云的企业级互操作性打开了大门,加强了整个工业领域的生命周期管理。

(见图1)。

从传感器到云端如何提升互操作性?

图1:FDT组织和OPC基金会的合作,为在企业范围内获得从传感器到云端的互操作性、增强整个工业部门的生命周期管理等领域打开了一扇门。图片来源:FDT组织

建立开放标准

为了理解FDT和OPC标准的当前发展及其在过程和工厂自动化中的益处,需要简要回顾其历史发展轨迹。

FDT标准始于1998年,已被纳入IEC 62453,ISA103和中国GB / T 29618标准。 它致力于在现场设备和主机系统之间提供开放的,与供应商无关的通信和配置接口。 这包括用于访问设备复杂性的通用环境。

(见图2)。

从传感器到云端如何提升互操作性?

图2:FDT标准在现场设备和主系统之间,提供了一个开放的、供应商中立的通讯和配置接口,这包括用于访问设备复杂功能的公用环境。

该标准有两个主要的软件组件:一个是包含图形用户界面(GUI)的框架应用程序(FDT /框架);另一种是设备类型管理器(DTM),它充当设备驱动程序,并为制造商提供给定设备显示的属性的控制功能。框架应用程序可以嵌入到可编程逻辑控制器(PLC)编程工具,分布式控制系统(DCS)和资产管理系统中,或者用作独立的配置工具。新版本的FDT 2.0支持最新的操作环境,并使用Microsoft .NET技术平台。

OPC标准始于1996年,其目标是在制造工厂和其他企业中实现安全可靠的数据交换。 OPC统一架构(OPC UA)是一种独立于平台,面向服务的架构,它将OPC的原始技术规范功能集成到同一框架中。

FDT标准旨在成为重要的信息中心,而OPC UA标准提供了将信息提供给其他应用程序和平台的基础结构。这两者协同工作,使传感器,网络和拓扑信息能够提供给企业资源规划(ERP)系统,云,工业物联网(IIoT)和工业4.0。

提高现有产品的互操作性

通过为FDT 2.0标准提供标准插件来设想FDT / OPC联合项目,该标准允许使用OPC UA规范来提供连接以实现整个企业的数据通信。此方法举例说明了设备到云计算,为现有和未来支持FDT的设备提供配置,诊断,设备运行状况,通信,历史数据访问,警报和事件服务。

FDT标准使用物理网络拓扑和逻辑拓扑来实现工厂分层。工业环境中的网络协议允许框架应用程序与任何设备通信。这包括通过不同网络的透明信道访问终端设备的能力。框架应用程序还可以在操作生命周期中接收调试,诊断,预测和其他高级数据。为了使这些数据源可用于OPC UA架构,该数据被映射到OPC UA的数据模型,并且支持FDT /框架的系统被配置为OPC UA服务器。

(见图3)。

从传感器到云端如何提升互操作性?

图3:显示设备类型信息的映射

客户端可以请求与FDT / OPC服务器的安全连接,并访问拓扑,运行状况和其他数据。客户端访问的数量没有限制,但仅受服务器容量和网络带宽的限制。

优化网络和设备管理

系统供应商可以使用服务器辅助设备进行部署系统供应商,它将框架应用程序嵌入到DCS,PLC或其他系统中,能够将OPC UA服务器集成到应用程序中,以便可以从任何客户端访问应用程序。

将设备类型管理器(DTM)提供的信息与信息模型中包含的其他设备驱动程序集成是设备诊断,配置,远程资产管理以及与制造执行系统(MES)集成的重要功能。信息模型旨在改善网络功能和设备管理,这有助于通过访问数据来优化企业,而无需处理协议。它还为以前不支持的设备提供支持。

可以使用DTM或其他设备(例如电子设备描述(EDD)和现场设备集成(FDI)设备包)来配置网络和设备。 DTM提供的信息(包括设备类型,参数和输入/输出(I / O))可以帮助构建信息模型。该合作旨在通过利用服务器来增加信息模型的丰富性。在自动化架构中,服务器无处不在,主要用于传输和路由信息。

使用工业设备信息模型的设备通信方法和机器数据旨在将本地控制和监视与全局视图和集成相集成。这是大数据应用程序的一个很好的例子,因为它可以更好,更快地做出决策。

控制网络连接

一个框架应用程序(库应用程序),可以访问工厂设施内的所有控制网络以及连接到网络的所有设备。它还具有控制网络拓扑的所有知识信息。框架应用程序中的OPC UA服务器允许任何客户端应用程序浏览控制结构拓扑并选择网络上的任何仪器以获取有关设备的关键信息。框架应用程序自动路由整个网络,绕过拥塞的网段并直接连接到客户端

(见图4)

从传感器到云端如何提升互操作性?

图4:在FDT /框架应用程序内的OPC UA服务器,使得任何客户应用程序,能够浏览控制结构拓扑以及选择网上的任何仪表,以便获得该设备的关键信息。

具有适当安全权限的任何现有商用OPC UA客户端都可以访问框架应用程序中嵌入的服务器。有许多具有类似概念的应用程序。服务技术人员,如果您安装了基于Android或iOS的移动应用程序,则可以将移动设备应用到工厂车间以访问关键设备信息。对于运营商而言,就好像您不需要任何自定义代码或其他应用程序将无线设备直接连接到资产一样,所有这些都是可能的,因为界面的便利性。

“OPC UA接口指定允许从更高级别的系统(如资产管理系统)访问设备数据。”

未来平台的独立性

辅助设备提供传感器到云和企业范围的数据通信,以满足工业终端用户的期望 - 利用工业物联网(IIoT)和工业4.0的优势。 FDT希望通过构建支持移动性,在线安全性和互操作性的IIoT解决方案更进一步,同时独立于平台,以便在单个客户端/服务器或云基础架构上进行部署。

FDT / OPC标准的组合旨在创建由标准化工业网络,自动化系统和设备连接组成的系统基础设施。远程访问连接的机器,生产单元和设备有助于提高性能。此方法有助于统一系统工程实施和配置,并支持工业4.0的设备诊断,构建工业3.0网络和设备的桥梁。

技术合作的目的是确保自动化系统,资产管理系统和其他工厂企业系统和应用程序之间的在线数据的无缝交换。此设计旨在帮助工业最终用户利用数据和信息模型,以及建模和相应的服务,以实现应用程序到设备的集成。

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