הבנה של פרופ'בוס ו-OPC UA

פרופ'יבוס (Process שדה Bus) הוא פרוטוקול שדה מואומץ שפותח בסוף שנות ה-80 על ידי קונסורציום של חברות אוטומציה גרמניות.זה פועל ברמת השדה, המאפשר החלפת נתונים בזמן אמת בין בקרים לוגיים לוגיים מעודכנים (PLCs), מערכות בקרה מבוזרות (DCS), חיישנים, פועלים וכוננים. פרופ'בוסי מגיע בשני גרסאות עיקריות: שימוש בפרוטוקולים מתקדמים לאוטומציה (תהליך אוטומציה)

OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) הוא פרוטוקול מבוסס-שירות המיועד לתקשורת בטוחה, אמינה ומדורגת בסביבות תעשייתיות.בניגוד לקודמת OPC Classic (שמבוסס על Windows COM/DCOM), OPC UA פועל על פני מערכות הפעלה (Windows, Linux, מוטבעת) ותומכת במודלים מורכבים של מידע.

הצורך באינטגרציה

צמחים תעשייתיים לעתים קרובות לרוץ על תערובת של מורשת ומערכות מודרניות. Profibus נשאר נפוץ אינספור מתקנים בשל האמינות שלה וביצועים בזמן אמת, במיוחד ביישומים כמו שליטה, אריזה, מאצ'ינג, עיבוד כימי. עם זאת, רשתות פרופ'יבוס הן בדרך כלל מבודדות בתוך תא או קו, מה שהופך את זה קשה כדי לחלץ נתונים לניתוח, דיווח או תחזוקה חיזוי.

דחיפה לתעשיית 4.0 והאינטרנט התעשייתי של הדברים (IIoT) דורש שילוב אנכי חלק.יצרנים רוצים לפקח על יעילות הציוד הכוללת (OEE), לעקוב אחר צריכת האנרגיה ולבצע אבחון מרחוק - כל המשימות הדורשות מידע ממכשירי שדה.ללא אינטגרציה, המפעילים מתמודדים עם איסוף נתונים ידני, ממשקים קנייניים ומידע מחוספס.

  • (ב) ,0) איחוד תקשורת בין מערכות ספקים מרובות, צמצום העלות והמורכבות של שערים נפרדים לכל פרוטוקול.
  • (FLT:0) חשיפה בזמן אמתית של זמן אמת מחיישנים ופועלים ל- ERP ומערכות ענן, המאפשר קבלת החלטות מהירה יותר.
  • (FLT:0) שיפור אבטחת המידע 1 באמצעות הצפנה ואימות של OPC UA, גם כאשר הם עוברים רשתות פרופסוריבוס ישנות.
  • (FLT:0) השקעות מוכחות ל-Future-Proture-Producation 1 בציוד פרופ'יבוס, המרחיבים את החיים השימושיים שלה תוך חיבור למערכת האקולוגית המודרנית.

אתגרים ב- Profibus-OPC UA

שילוב של שני פרוטוקולים עם פילוסופיות עיצוב שונות מציג כמה אתגרים. פרופ'יבוס הוא אוטובוס רציונאלי, סקרן עם רוחב פס מוגבל (עד 12 Mbps ב DP) ועלויות קטנות של נתונים לכל מחזור. OPC UA הוא גמיש יותר, תומך ערכות נתונים גדולות יותר, מבנים מוגדרים למשתמש, ושיעורי המנויים המשתנים של פרופ'פולבוסים למשתנים של UPC עבור תזמון איטי יותר, עשויים להיות מרעונים של תרופות אויביות איטיות אחרות (אובקים) בכל מקרה של נתונים אוביות (OPC) בעוד שכאלו, כמו פרמטרים).

אתגר נוסף כרוך בעיצוב חלל כתובת. A Profibus slave מופיע כאוסף של קלט / קידוד על ידי מצעים; שילוב עבדים מרובים יוצר מבנה שטוח אלא אם מודל מידע מוחל. OPC UA מעודד מודל מוכוון אובייקטים - לדוגמה, כל כונן מנוע צריך להיות אובייקט עם תכונות כמו מהירות, נוכחי, ומעמד.מיפוי ידני מאות של כתובות פרופ'בוס למשמעות של OPCA עבודה אינה מעשי מעשי מעשי מעשי מעשי מעשי מעשי העשרה (למשל, שימוש בקבצים אוטומטיים) אך דורש לעתים קרובות שימוש בקבצים אופטיים).

רשתות טופולוגיה רשתית גם משנה.רשתות פרופ'יבוס יכולות לעגל מאות מטרים עם חזרות, בעוד ש-OPC UA בדרך כלל פועל על Ethernet.הפרדה גופנית משמעה שהשער חייב לגשר על אמצעי תקשורת שונים, לטפל בבידוד חשמלי, להישאר חזקים נגד התערבות אלקטרומגנטית משותפת בהגדרות תעשייתיות.בטחון צריך להיות מתוכנן בקפידה: שרת OPC UA לעולם לא צריך לחשוף ממשק פגיע לאינטרנט, ואת השער חייב לאמת את המאסטר של פרופ'יבוס ואת הלקוחות של UPC.

שיטות של אינטגרציה

מכשירים Gateway

שערים קשיחים הם הגישה הישירה ביותר.המכשירים הללו מתחברים פיזית לקטע פרופ'יבוס כעבד (או לפעמים כאדון, בתרחישים מאסטר-ל-מאסטר) ומריצים שרת OPC UA בצד האיתרנט שלהם.השער קורא את הנתונים המחזוריים והציקליים של פרופ'ור, ולאחר מכן חושף אותו כמשתנהי-OPC UA, שיטות ואירועים.

פתרונות מחשוב קצה

מכשירים מספקים כוח עיבוד גדול יותר וגמישות. An Edge מחשב (למשל, מחשב תעשייתי מחוספס או שער קצה IoT) יכול להפעיל כרטיס מאסטר פרופ'יבוס או ערימה תוכנה שמתקשרת עם רשתות פרופ'יבוס. בתוך המכשיר קצה המכשיר, תוכנה מקומית מבצעת נתונים של הדבקה, סינון וניתוח לפני חשיפת נתונים נבחרים באמצעות גישה OPC UA זה להפחית את OPCA מאפשר שידורים היסטוריים, כמו גם מערכי למידה, כמו גם על ידי מחשבי מחשב נייד, כמו גם על ידי שימוש, וטכנולוגיות מחשבי אבטחה, כאשר פועל באופן ישיר, כמו גם על ידי שימוש ב-ידי מחשבי אבטחה, ואנליטית, כמו גם על ידי שימוש, כאשר משתמשים, לוגיקה מתקדמת, לוגיקה מתקדמת, לוגיקה מקומית, כמו גם על ידי הפעלת נתונים סטנדרטית מחשב, לוגיקה מתקדמת, ואנליטית, לוגיקה מתקדמת, ואנליטית, כאשר משתמשים, לוגיקה מתקדמת, כאשר משתמשים באופן ישיר, החל ממחשבים, לוגיקה מתקדמת, החלת אבטחה אישית, תוך כדי הפעלת נתונים נבחרים לפני חשיפת נתונים נבחרים באמצעות גישה זו, ומאפשרת אבטחה אישית, כמו גם על ידי שימוש באופן מותאם אישית, כאשר משתמשים באופן מותאם אישית, כאשר משתמשים באופן ספציפי, כמו גם על ידי הפעלת נתונים נבחרים באמצעות גישה זו, כגון הפעלת נתונים

תוכנה מידידית

כאשר פרופ'יבוס ו- OPC UA כבר נוכחים בחלקים שונים של הצמח, תוכנות ביניים יכולות לגשר עליהם ללא חומרה נוספת.תוכנות מידלייט פועל במחשב או לשרת שיש לו גישה לרשת פרופ'בוס (באמצעות כרטיס ממשק פרופ'נביבוס) ויכולים לארח שרת OPC UA. Solutions כמו פלטפורמות PCADA, סוויטות קישוריות (למשל, קובצי Cookie, SYS, Node-Residet עם פרוטוקולים מתאימים ל-OD) או ל-OPCA.comt (OD) עם יישומים מתאימים).

שילוב גישות

מתקנים גדולים משתמשים לעתים קרובות אדריכלות שכבתית.לדוגמה, לכל תא הייצור עשוי להיות רשת פרופ'יבוס מוגש על ידי מכשיר שער ייעודי או קצה קצה.שערים אלה לאחר מכן להאכיל נתונים לתוך שרת ה- OPC UA צמח-התגורה.שרת ההגגולציה פועל כנקודת גישה אחת ליישומים ארגוניים, ומספקת שם מאוחד המשתרעת על פני מספר רב של מגזרי פרופ'וב, כמו גם פרוטוקולים אחרים, כמו גם לא משפיע על כישלונות תאים.

היתרונות של אינטגרציה

תקשורת בלתי מזוינת

אינטגרציה מפחיתה את מספר ערימות התקשורת הייחודיות והממשקים שצוותי IT והנדסה חייבים לתמוך בהם במקום לשמור על כלים ונהגים נפרדים לפרופ'יבוס ול-OPC UA, לקוח יחיד של OPC UA יכול לקרוא נתונים מכל המכשירים המחוברים של פרופ'אבבוס.הפשטות זו מורידה עלויות הכשרה וזרזת פתרון בעיות.

הגדלת נגישות נתונים

נתונים שננעלו בעבר בתוך פלח פרופ'יבוס הופכים גלויים ל- MES, ERP, ניתוח ענן ואפילו לוחות נתונים ניידים. OPC UA מידע עשיר מודלים אמצעים כי זרמי טיסה גולמיים הופכים לאובייקטים מובנה עם שמות תיאוריים, יחידות ומהנדסי מטא-נתונים יכולים לבנות כך לוחות-חרוטאות ודיווחים ללא צורך בידע מעמיק של טיפול פרופ'יבוס.

גמישות מוגברת

עם OPC UA כשכבה מופשטת, החלפת מכשיר פרופ'יבוס עם מותג שונה הופכת לקלה יותר, כל עוד המכשיר החדש עדיין יכול להיות משולב באותה רשת פרופ'בוס ואת השער ממפה את הנתונים שלו זהה.שדרוגים עתידיים לשדות חדשים יותר (כמו PROFINET) ניתן לשלב מבלי להפריע ממשק OPC UA שנראה על ידי מערכות ארגוניות.

תחזוקה משופרת

OPC UA מאפשר ניטור מרחוק ואבחון צוותים של תחזוקה יכול להירשם לאירועים OPC UA התואמים את אזעקות פרופ'יבוס (למשל, כישלונות עבדים, זמן אוטובוס, אלגוריתמים של תחזוקת חיזוי עובדים) רץ על שרת יכול לנתח נתונים OPC UA היסטוריים - כגון מגמה הנוכחית של נהיגה - כדי תחזיות לפני שהם גורמים לאינטגרציה, גם אפשרי לעדכון OPC (לדוגמה, אם כי זה דורש תצורה של טיפול רפואי), אם כי זה דורש תצורה של טיפוליתול) באמצעות טיפול נכון לתקני בטיחות.

מקרים אמיתיים לשימוש

קווי איסוף רכב

צמחי רכב מסתמכים מאוד על פרופ'יבוס כדי לשלוט ברובוטים, ממריצים, ותאים צבע. על ידי הוספת OPC UA שערים בכל פלח קו, מנהלי הייצור מקבלים תצוגה מרכזית של תקופות מחזור, מדדים איכותיים וצריכת אנרגיה. OPC UA נתונים ניזונים ישירות לתוך לוחות נתונים איכותיים, התראה על מפעילי כאשר רובוט של deviates מ ספציפי.

בקרה כימית ותרופות

בתעשיות תהליכים, פרופ'יבוס-PA מחבר כלי שדה כמו משדרי לחץ ומונים זורמים.ליצור אותם עם OPC UA מאפשר מערכות ניהול מתכון כדי לקרוא ערכי תהליך ולכתוב נקודות דרך ממשק מאובטח ומאומת.שרת OPC UA יכול גם להקליט נתונים היסטוריים לציות רגולטוריות (למשל, 21 CFR חלק 11), מתן מסלולי ביקורת וחתימות אלקטרוניות.

מים וטיפול במים

צמחי טיפול במים משתמשים ב- Profibus כדי לקשר משאבות, שסתום וחיישנים באתרים מרוחקים מרובים. An OPC UA אינטגרציה מרכזי ניטור מבלי למשוך כבלים חדשים.מערכת SCADA הצמח, עכשיו OPC UA מופעל, יכול להשוות את שערי זרימה באתרים, לזהות דליפות, ואופטימיזציה של dosing כימי.

ניהול אנרגיה

יצרנים שואפים להפחית את צריכת האנרגיה להשתמש ב- Profibus כדי לאסוף נתונים של חשמל מכוננים מוטוריים ומונים חכמים. An OPC UA שער מצטבר נתונים אלה לכל אזור או קו ייצור.תוכנות ניהול אנרגיה ארגונית ואז מחשב צריכת אנרגיה מסוימת ליחידת מוצר, מזהה ציוד לא יעיל, וגורם פעולות נכונות.

הפרקטיקה הטובה ביותר לאינטגרציה

  • (FLT:0)Start with aפיילוט תא.FLT:1) בחר אחד פרופ'יבוס פלח עם עבדים מעטים ומערך נתונים מוגדר בבירור.בדוק כי השער או קוסמוי ממפות כראוי את כל הקלטות, הפלטים, האבחון והפרמטרים לפני הסקאלה.
  • (FLT:0) עיצוב מודל המידע של OPC UA עבור מכונות, 1 Define node Hierarchies עם שמות משמעותיים, השתמש בסוגים סטנדרטיים שבהם ניתן (למשל, OPC UA למכונה, או IEC 61131-3 מיפוי), ומסמכים שפרופ'בוס תואמים את אשר OPC UA לא מוגדר.
  • (FLT:0) אבטחה מוקדמת.FLT:1conאיור OPC UA תעודות, לאפשר הצפנה, ולהגדיר תפקידי משתמש (מנהל, מפעיל, צופה) הגבלת גישה לכתיבה פעולות שיכולות לשנות את הפרמטרים של פרופ'יבוס.Isolate את שרת OPC UA על שרת VLAN נפרד אם אפשר.
  • (FLT:0) לעיון ועצלות.BuildFLT:1) מודד את העיכוב מקצה לקצה מעדכון עבדים פרופ'יבוס להופעתו ב- OPC UA Determine אם השער יכול לעמוד בקצב העדכון של כל העבדים המשולבים. שקול באמצעות מרווחי המנוי של OPC UA כדי למנוע מצפות לקוחות.
  • (FLT:0)Plan for Legacy Lifecycle.FLT:1 בעוד האינטגרציה שומרת על פרופ'יבוס חי, שומרת על מלאי של קבצי GSD, תצורות אוטובוס, ו- Master DTM (Device Type Manager) מתעד את המיפוי לחליפים עתידיים או כאשר נודדים ל-ProFINET.
  • (FLT:0) ממורמרים את האינטגרציה עצמה.FLT: 1) השער או קו-מודע הוא נקודת-אחד של כשל.יישם את האבחון של שרת OPC UA (למשל, משתנה מצב השרת) ותייעני אם הקשר לפרופ'יבוס טיפות או שער CPU מוגזמת יתר.

מגמות עתידיות

הנוף התקשורתי התעשייתי מתפתח לעבר רשת מבוססת Ethernet, רגישה לזמן (TSN) PROFINET, יורשת Ethernet לפרופ'יבוס, שכבר תומכת ב-TSN ו-OPC UA (באמצעות מפרטת בני לוויית UAFX) עם זאת, פרופ'יבוס לא ייעלמו בין לילה; צמחים רבים ימשיכו להשתמש בה גם במשך עשורים.השילוב המתואר כאן כגשר לעתיד זה.

מגמה נוספת היא השימוש ב- MQTT לצד OPC UA. כמה שערים מודרניים מפרסמים נתונים נבחרים של פרופ'יבוס באמצעות MQTT לפלטפורמות ענן, תוך שמירה על שרת OPC UA עבור יישומים על-ידי שימוש. גישה כפולה זו מספקת לאדריכלות היברידית משותפת בארגונים גדולים.

מסקנה

פרופ'יבוס ו-OPC UA, כל אחד חזק בתחום שלהם, הופך אפילו יותר חזק כאשר משולב.אינטגרציה פותחת מידע שדה בזמן אמת עבור יישומים ארגוניים, מרחיבה את החיים של השקעות קיימות של פרופ'יבוס, ויוצרת בסיס לתעשיית 4.0.בין אם באמצעות שערים ייעודיים, קצה מחשוב או תוכנה, מסגרת תקשורת מאוחדת משפרת יעילות תפעולית, תחזוקה וביטחון, כמו רשתות תעשייתיות הופכות ליותר מחוברות לנתונים ומוחשים, בין אם הן מתווך, לבין טכנולוגיה אונקובת, לבין מערכת ההפעלה המודרנית, לבין מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של אונקובת מערכת ההפעלה של UPC תישארו תמשיך להתחרות.

(ב) [ה]] מקורות נוספים לקריאה נוספת: [ה]ב"ה]: [ה] [ה] [ה] [ה]] [ה]]"[ה]"ה']"[ה]"ה']"[דרוש מקור]:5] פרסמו את ה'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''