對于更智能、更復雜的設備，包括從輸入/輸出(I/O)到流量計的所有設備，簡單易用是幫助用戶充分利用設備的關鍵。

　　在疫情期間，消費類包裝商品(CPG)品牌經(jīng)歷了強勁的增長。麥肯錫公司表示，隨著消費者對更多和不同產(chǎn)品需求的不斷增加，高可變性可能會持續(xù)一段時間。這一時期的收獲和經(jīng)驗教訓，可以幫助像寶潔(P&G)這樣的公司繼續(xù)把握未來，包括維持和提高產(chǎn)量以滿足需求增長的能力。

　　寶潔公司的智能過程單元(SPC)展示了一種未來的可能性，該單元使用了先進物理層以太網(wǎng)(APL)，以簡化網(wǎng)絡、自動化和過程控制。更精簡的以太網(wǎng)層，可以更好地支持連續(xù)和批量操作的混合裝置實現(xiàn)現(xiàn)代化。通過將其連接到IT網(wǎng)絡，專注于和需要這些數(shù)據(jù)的更高級別的系統(tǒng)共享從智能設備獲得的診斷數(shù)據(jù)，它還可以提供更好的業(yè)務決策。

　　▲圖 1: P&G 在公司位于美國俄亥俄州西切斯特的企業(yè)工程技術實驗室 (CETL) 的APL以太網(wǎng)演示項目。項目包括四個 375 至 500 公斤的儲罐、六個帶流量計的泵以及三個執(zhí)行連續(xù)和間歇操作的裝置。它以水作為工藝流體，完全獨立且可遠程操作。

　　根據(jù)寶潔公司過程自動化技術總監(jiān)Paul Maurath博士的說法，即將出現(xiàn)的新一代“更智能”的設備，如科里奧利流量計、pH變送器、雷達液位計、壓力變送器，甚至是離散設備開/關閥，都有更多的數(shù)據(jù)需要共享，而更多的上層系統(tǒng)，如維護和數(shù)據(jù)分析，都需要這些信息。現(xiàn)在，終端用戶面臨著集成、管理和監(jiān)控這些設備的重大挑戰(zhàn)，這些因素可能會影響它們的采用。

　　01

　　降低設備生命周期管理的復雜性

　　傳統(tǒng)的模擬和離散輸入/輸出(I/O)主導著使用以太網(wǎng)主干網(wǎng)高度分布式的架構(gòu)。使用Ethernet/IP和IO-Link等技術的智能設備正在加入這些網(wǎng)絡，在增加了功能的同時也增加了復雜性。

　　除了改進網(wǎng)絡策略以充分利用實時診斷數(shù)據(jù)外，寶潔公司還希望改進設備管理和維護策略以管理所有設備的生命周期。從網(wǎng)絡上設備的配置到更換，智能設備管理成為有效管理正常運行時間和生產(chǎn)的關鍵因素。

　　02

　　用戶需要簡化的操作

　　Maurath向合作伙伴提出的要求很簡單，但并不容易實現(xiàn)：“利用更智能、更復雜的設備，包括從I/O到流量計的所有設備，來幫助我們管理復雜性?！?/p>

　　在ODVA和FDT集團的大會中，Maurath將微軟Windows平臺羅技鼠標選項的多樣性，與工廠設備和功能的巨大差異進行類比?！爱斈愀鼡Q像鼠標這樣的設備時，后臺會發(fā)生哪些你可能想象不到的事情?你失去了與舊設備的連接，找到一個新設備。如果它是一個簡單的有線雙按鈕鼠標，那很容易。但它如果是帶有15個可配置按鈕的復雜游戲鼠標，而你沒有明確的替代品，怎么辦?Windows能否找到并安裝合適的驅(qū)動?所有這些可配置的功能會發(fā)生什么?”

　　更換控制系統(tǒng)中的任何設備，如壓力變送器，也可以采用相同的方法。如果是傳統(tǒng)的4~20mA設備，甚至包括HART配置，都很簡單。但如果是使用Ethernet/IP或IO-Link的智能設備呢?

　　一旦應用失去初始連接，則必須進行重新配置，那問題就來了。新設備如何通信?它的新配置文件可用嗎?控制器是否必須重新啟動或重新加載才能使用新設備?新設備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否相同，或者是否必須更改應用程序代碼?完成這些任務需要多長時間?

　　盡管這些大問題迫在眉睫，但這條生產(chǎn)線已經(jīng)停機，最大未知問題仍然存在：這條生產(chǎn)線需要多久才能恢復運行?Maurath說：“最初的通信配置是一個令人頭疼的問題，如果設備升級為智能設備，參數(shù)和配置變量會更多，情況可能會變得更糟。為了解決這一問題，我們需要供應商和標準組織圍繞集成和兼容性提供幫助?！苯鉀Q方案必須包括對智能系統(tǒng)進行故障排除和維修所需的內(nèi)容，以及更換設備的簡便方法，以避免幾小時甚至數(shù)天的延遲。

　　03

　　減少配置混亂

　　任何負責過安裝、配置、更換或排除智能過程變送器等設備故障的工程師，都會告訴你該過程是多么困難。每個設備接口(可能有多個視圖)是否顯示相同的信息?如果答案是否定的，那么用戶很容易在不知不覺中下載并覆蓋配置。

　　因此，控制器無法輕松上傳現(xiàn)場設備的配置。如果技術人員向設備添加一個過濾器，稍后出現(xiàn)的主控制器可能會并覆蓋這些更改。那么誰的配置才是正確的?這些選擇足以讓最有經(jīng)驗的專業(yè)人員感到沮喪，這就是FDT專注于精簡工作的原因。

　　04

　　分布式架構(gòu)的 FDT 設備生命周期管理解決方案

　　作為一家專注于智能設備集成和生命周期管理20年的標準組織，F(xiàn)DT可以提供開放標準化解決方案，幫助寶潔公司解決在智能設備生命周期管理方面遇到的問題。這些解決方案適用于任何網(wǎng)絡拓撲，包括更新、精簡的以太網(wǎng)架構(gòu)。

　　▲圖 2: 現(xiàn)在的智能過程單元已經(jīng)包括 APL，并將 IO-Link 添加到其 EtherNet/IP 架構(gòu)中。

　　FDT標準服務于基于軟件的托管環(huán)境和設備類型管理(DTM)解決方案，這些解決方案開放并統(tǒng)一了獨立于混合網(wǎng)絡拓撲、設備/類型或供應商的架構(gòu)。

　　嵌入式FDT主機環(huán)境充當設備管理器，在后臺通過DTM運行與連接設備的通信，就像PC的設備管理器之于鼠標或打印機等外圍設備一樣。最終結(jié)果是：一個開放的架構(gòu)為用戶提供了為其應用選擇設備、類型、驅(qū)動程序和供應商的自由和靈活性，同時為設備管理提供了統(tǒng)一的環(huán)境。這簡化了網(wǎng)絡上任何連接設備的智能設備管理，包括設計、集成、配置、監(jiān)控和更換。

　　通過國際過程工業(yè)自動化技術用戶協(xié)會(NAMUR)開放架構(gòu)(NOA)(特別是NOA-175)推薦的第二個通道，F(xiàn)DT服務器可以為寶潔公司升級后的棕地應用提供分布式控制環(huán)境，以處理設備/過程生命周期管理。

　　▲圖 3: FDT 服務器架構(gòu)基于 NOA-175 推薦的第二信道，為與棕地或綠地架構(gòu)提供了一個開放和安全的連接。

　　05

　　兩種更簡單的設備管理解決方案

　　有兩種可行的解決方案能夠幫助應對智能設備管理的復雜性，并通過現(xiàn)代的管理和監(jiān)控設備與數(shù)據(jù)的方式，保護安裝基礎的完整性。兩者都是基于根據(jù)NOA第二信道解決方案來應用FDT服務器。

　　在現(xiàn)場部署FDT服務器，可讓用戶通過瀏覽器或移動設備，直接訪問現(xiàn)場設備，以獲得實時OT數(shù)據(jù)訪問，優(yōu)化監(jiān)控和維護實踐。此外，該解決方案允許根據(jù)OPC UA信息建模進行數(shù)據(jù)映射，因此OT數(shù)據(jù)可以滲透到IT領域(內(nèi)部或云端)，從而允許更高級別的系統(tǒng)/客戶端、HMI服務器、歷史數(shù)據(jù)庫、批處理服務器、工程和維護服務器進行認證訪問。可選的FDThub? (DTM存儲庫)，可部署在云端或現(xiàn)場，允許自動設備檢測和配置，這是一項重要的服務，專注于維護設備軟件驅(qū)動程序、更新和app應用。

　　FDThub可以協(xié)助FDT服務器更換設備。在添加更新、更智能或不同設備的情況下，連接到FDT服務器的FDThub，將自動檢測網(wǎng)絡上的新設備，并通知用戶配置該設備(如果需要的話則離線)。服務器將記住設備的舊參數(shù)，假設某些參數(shù)可能會轉(zhuǎn)移到新設備，并將自定義的新配置參數(shù)應用到新設備上。

　　▲圖 4: 智能過程單元展示了一種可能的架構(gòu)，該架構(gòu)使用FDT 服務器和 FDThub 的本地副本來利用 NOA 第二信道。該解決方案允許通過 OT 和 IT 客戶端對所有現(xiàn)場設備進行監(jiān)控和優(yōu)化，并在本地托管所有服務。

　　▲圖 5: 另一種可能的架構(gòu)，可以利用 NOA 第二通道，使用本地 FDT 服務器和對 FDThub 的在線云訪問。該解決方案允許通過 OT 和 IT 客戶端監(jiān)控和優(yōu)化所有現(xiàn)場設備，所有服務都托管在云端。

　　隨著更智能、更強大設備的出現(xiàn)，未來的網(wǎng)絡和架構(gòu)只會變得更復雜，因此這很重要?；跇藴实男录夹g，提供了基于功能性和簡單性的優(yōu)化解決方案，而不是強加技術負擔。最終用戶在創(chuàng)建和管理標準時,這些解決方案使其能夠?qū)@些系統(tǒng)進行故障排除。

　　“智能設備正在使我們的世界變得更復雜，因此，我們必須制定標準，使它們能夠相互協(xié)作，并能與現(xiàn)有自動化系統(tǒng)協(xié)同工作?！盡aurath說，“市場將決定哪些標準會成功，但我們?nèi)匀恍枰唵?、功能性強的技術，隨著時間的推移，這些技術會變得更易于實施、維護和遷移?！?/p>