控制平台提高灵活性

文章来源:MM《现代制造》 点击数:401 发布时间:2017-09-22
要在企业里实施工业4.0意义上的未来项目,实现网络化的未来生产,现在还缺少一个适合的控制系统架构。因此,一家自动化企业介绍了一个几乎能够满足所有要求的技术解决方案。
控制平台提高灵活性

图1 PLC-Next Technology控制平台必须要满足工业4.0意义上的控制器的要求

Phoenix Contact公司和其合作伙伴都希望比他们的竞争对手更快的将其技术解决方案推向市场。除此之外,他们还希望能够以较低的投入不断增加技术解决方案的变形方案的数量,并且尽可能使其技术解决方案在更多领域符合IT安全性的要求。为了满足上述这些要求,Phoenix Contact公司研发出了一个开放性的PLC-Next Technology控制平台。在该控制平台的各项研发工作中,受到了用户们的广泛关注。该控制平台一方面体现出了开放性,另一方面体现出了通用性。PLC-Next Technology控制平台使用Linux运行系统,几乎能够在所有硬件架构上进行使用。Linux运行系统不仅具有绝对实时的能力,而且可使得Phoenix Contact公司借助于该运行系统使其使用者快速参与到Linux-Conmunity的现实的研发中。但是,Linux仅仅是作为运行系统使用,还不能回答今天和未来的所有挑战问题。

图2 在新的控制平台的基础上使用的是实时运行系统Linux

现在,Phoenix Contact公司借助于PLC-Next Technology控制平台提供一个依赖于硬件的控制平台,将其装在Linux运行系统上,便能够简单得使其优点得到发挥应用。同时技术还提供人们所期待的一个具有稳定性和功能的实时的控制器。与其他技术解决方案不同的是,PLC-Next Technology控制平台的研发方不用再为今后实际使用什么样的存储器程序化控制装置(SPS)而操心。在该研发项目结束时研发方简单选择了一个与PLC-Next Technology控制平台功率等级相匹配的控制器。这样,使用便可灵活扩展,且该研发就绪的技术解决方案一直可进行重新组合。

组合的程序化工具

应用程序和运行系统之间的一个智能层是PLC-Next Technology控制平台的基础,所有系统部件数据通过该智能层可同步且实时的相互进行交换,而且系统的技术服务方如Ehternet Sockets便能够接近。在其开放的接口的基础上,使用者能够毫无问题的通过该智能中间层智能安装自己的程序,并且使用其他系统部件和与运行系统进行数据交换。在此,不可或缺的是,程序是否传统的在IEC61131-3里或是借助于MatlabSimulink生成标准语言(例如C#或是C/C++)。为此,研发方决定选用对于当时应用来说是最佳适合的软件工具,甚至是选择连接各种工具。当IEC61131-3程序编制员使用软件PC Worx Engineer,或是直接在Matlab Simulink(Matlab仿真)里编制和下载模型,标准语言程序编制员可在微软公司开发工具套件系列产品程序VS和程序Eclipse之间进行选择。以这种方式每个工作人员可使用他们自己熟悉的工具进行研发工作。而这样也不会产生进一步培训工作人员使用程序工具的费用。

图3 研发人员对于其当时的研发项目最好是应用适合的软件工具或者甚至是将各种工具组合使用

集成云计算技术方案

如以上所提及的,用PLC-Next Technology控制平台可生成上面提到的所有程序。既可周期式的实施也可基于事件进行管理实施,此外还支持多核系统,这样便可将任务分配给多个处理器核心来完成。当然,在此借助于使任务最小化从而满足严苛的实时要求。这样,研发人员便可制成技术解决方案模块并进一步按照自己的意愿使用技术解决方案模块,从而大大缩短研发时间和研发出模块化设备方案。在研发人员决定程序语言和要求的工具时,控制器必须接入信息交换环境和当下行业终端顾客所遵照的技术标准。为此,重要的是,这些技术解决方案模块要按照重要的国际信息传输标准进行工作,并且对其他的国际信息传输协议是开放的。这里,人们引入的一个重要的标准是OPC UA。现在,工业部件越来越多的通过适用于生产厂家的国际信息传输协议来灵活可靠的相互交换数据,这样,装置设备便实现了智能化和网络化。由此,PLC-Next Technology控制平台便拥有了一个标准化的集成OPC UA服务器。一个突出优点是所有部件与智能中间层连接。节拍同步的数据自动记录器和OPC UA服务器相配合,在短短的数秒钟之内不需要程序化便能形成一个完整的数据检测-和报告的技术方案。

图4 OPC UA服务器作为PLC-Next Technology控制平台的一个集成的组成部分可长期兼容连接的外部系统

此外,PLC-Next Technology控制平台还支持专业云计算服务,并可集成自己的云计算方案。这样便朝着前瞻性诊断和物联网(IoT)的方向迈出了一步。当然,普通的现场总线系统如Profibus、CAN、Modbus RTU和Interbus以及实时Ehternet标准如Profinet和Modbus TCP便能够加以实施。在此,PLC-Next Technology控制平台将继续坚持为连接其他进一步的国际网络传输协议而进行技术设置,这样,使用者便能够为实现未来的研发工作作出灵活的反应。

研发项目的成功不仅仅只是要建立在控制器和基础技术的基础上,而且首先是要建立在研发工具的最佳化集成的基础上。为此,在研发PLC-NextTechnology控制平台时,Phoenix Contact公司的研发团队将注意力集中在最佳的工程技术支持方面,这样,在需要时,研发人员可以走自己的路。为此,PLC-Next Technology控制平台的所有部件均是模块化构造,且可进行组态。使用者可以这种方式通过系统进行全面监控。

图5 PLC-Next Technology控制平台拥有用于程序化、图像化、诊断和硬件组态的所有基本功能

通过全部功能的捆绑,在大多数情况下,新的使用软件PC Worx Engineer可以进行程序化,并能够应用存储器程序化控制装置(SPS)的组态。它们的使用表面也同样聚焦到应用者的需求,因此完全是按照方便管理的着眼点而进行设计的。除了按IEC61131-3进行程序化外,所有功能如Web图像化装置、PLC-Next Technology控制平台的功能安全和模块化都集合在这个工具里。在中央组态的基础上,通过点击几下鼠标,便能够使用节拍同步的数据自动记录器、OPC UA服务器或是Web图像化装置分配数据。此外,使用软件PC Worx Engineer还具有集成化安全功能,这样安全控制器也能够直接进行程序化。

安全设计

对于所提及的PLC-Next Technology控制平台的功能现在和今后都必须按照行业对IT安全保密防护的专门要求来补充安全保密防护。在这个意义上,数据安全和设备远程维护无疑是非常重要的,而安全保密防护的意义远远大于此。人们对今天的系统的要求是智能化、可使用性和所有数据具有可信度。这只能通过整合PLC-Next Technology控制平台的所有层级上各种运行机制和方法以及使用软件PC Worx Engineer才能达到。为此,必须按照世界上要求最高的标准IEC62443来落实PLC-Next Technology控制平台的安全性能。在PLC-Next Technology控制平台的基础上,保密防护将不再是一个障碍,而是构思规划一个新项目的钥匙。