工業物聯網 (iiot) 是智慧型製造或工業 4.0(第四次工業革命)的關鍵促進因素,可有效整合自動化與大資料,從而提高生產率、減少浪費和能耗,以及增強工廠靈活性。
智慧型製造和 iiot 讓企業能夠提高生產率,延長裝置正常執行時間並提公升產品質量等關鍵績效指標。企業可能想要抓住機遇,但對於如何開展變革,同時避免引發無法接受的破壞或浪費現有裝置投資的問題,卻沒有把握。目前使用的機械意味著一大筆資金投入,因此所有者可能不願再進行大規模更換或可能涉及 plc 等重新程式設計控制器的公升級專案。plc 程式可能會非常複雜,即使掌握的相關知識足以成功修改當前程式,plc 本身也可能缺乏用於支援額外功能的其他資源。
將智慧型引入現有工廠
為了解決這些問題,有些企業探索了各種方法,旨在將網路連線作為附加功能引入現有裝置。這樣做有助於降低智慧型製造的入門成本,特別是對於已安裝裝置可能包含大量感測器(用於基本流程控制)的情況。雖然能夠收集到豐富的資料,但缺少外部連線讓企業無法將其價值發揮到極致。
工業網際網路聯盟 (iic) 已經發布智慧型製造連線測試平台,這為提取一般情況下通過 i/o 模組流到 plc 的資料提供了解決方案。該測試平台以閘道器代替傳統的 i/o 模組,這種閘道器採用行業標準的 opc 統一架構協議,可將資料通過另一條通訊通道傳送到 it 系統。iic 方案採用開放的通訊標準和通用裝置模型,讓使用者能夠通過 it 系統配置和控制感測器。
連線機器,連線網路
panasonic fp7 雙用途 plc 旨在讓企業能夠將 iot 功能作為附加功能引入現有自動化系統。控制器具有處理任何協議的功能,其中包括乙太網/ip、modbus(rtu 和 tcp)、profibus 等協議,這讓控制器能夠從已安裝的 plc 收集資訊(圖 1)。
圖 1: 雙重用途控制器可從現有 plc 收集資訊,並實現遠端安全訪問。
內建 web 伺服器讓使用者能夠使用常規裝置(如移動或桌面 pc)上的瀏覽器檢視資料。儀表板可使用基於 pc 的生成器工具進行定製,可以通過拖放操作選擇和放置元器件(例如開關、燈和儀表),還可通過選擇屬性來快速輕鬆地進行設定(圖 2)。fp7 也可支援電子郵件提醒功能,適用於傳送狀態更新、事件提醒功能,或者刻不容緩的特殊情況。
圖 2: 圖形生成工具為設計可清晰顯示所收集資料的儀表板提供支援。
通過將資料從現有控制器傳送到帶有瀏覽器的智慧型手機或 pc 等裝置(圖 3),fp7 提供了簡單易用的低成本入門產品,助力生產商探索 iot 開展智慧型製造實踐的能力。fp7 圖形生成工具的新增不會導致重大影響,這款工具可連線到多種自動化控制器(plc 或其他乙太網相容裝置),還能夠同時顯示多達 16 個控制器的資料。除此之外,還可同時連線到多台 pc。
圖 3: 這些資料可使用任何帶有 web 瀏覽器的裝置進行訪問。
收集的資料可在裝置上進行安全儲存和管理,並且控制器**和資料暫存器的靈活共享功能可最大程度地利用可用儲存空間,從而不必購買更多昂貴的儲存器。另一方面,收集的資料也可以傳輸到 pc 等其他**,或者通過與安全套接層 (ssl) 相容的安全通訊方式傳輸到 ftp 客戶端或外部 lan 中的 web 伺服器。這使得生產線檢測資料等眾多生產線資料可以在伺服器上儲存,並可隨時對其進行檢查。另外,fp7 還可從外部裝置讀回資料。
如果採用這種方法進行 iot 連線和基於瀏覽器的過程管理,企業可以使用 fp7 將獲取的資料傳輸到基於雲的分析應用,從而能夠擴充套件其智慧型製造。
作為可通過各種數字和模擬 i/o 進行配置的模組化 plc,fp7 還支援向系統新增感測器,以提供更多關於受監測過程或裝置的詳細資訊。其他模組包括定位裝置、高速計數器、脈衝輸出裝置,以及遠端 i/o。這為智慧型製造提供了一種可擴充套件方法,讓使用者在開發適合自己的長期策略之前,先以最小風險體驗 iot 的能力。
總結
從提高製造生產率和業績層面而言,智慧型製造的優勢顯而易見。然而,智慧型製造也面臨著艱難的挑戰,包括在保證成本效益的情況下實現智慧型製造,開發可擴充套件策略以及應對傳統裝置的技術性限制。各項研究(如 iic 的連線測試平台)已經證實,現有工廠需要的是在最小程度改變傳統裝置的情況下新增智慧型製造的能力。panasonic fp7 等雙用途 plc 為此提供了實用的解決方案,可以更充分利用從未連線的自動化裝置獲取的現有資料。
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