在当今的企业基础设施中,系统和应用程序集成越来越频繁地成为关键任务。工业组织正在寻求将尖端设备与包括制造业、企业和基于云的应用程序在内的信息技术(IT)系统结合起来。其目标是获取大量数据,并使其易于访问,并为最终用户提供有用的信息,以最大限度地提高效率。
下面的文章描述了FDT集团和OPC基金会的最新合作发展如何为当今复杂的工业运营中的企业集成和扩大工人流动性提供单一方法。
简介
为了在一个全球化的、竞争激烈的、快速变化的、客户需求不断增加的世界中竞争和取胜,必须利用和充分利用各种技术。但是如果没有有效的企业集成方法,所有这些技术都将停留在竖井中,对业务没有用处。
工业物联网(IIoT)和工业4.0倡议是自动化技术最重要的趋势之一。工业物联网和智能设备融合了计算和通信领域的创新,正在彻底改变用户和机器的交互方式,以及机器之间的互动方式。
今天的技术融合
考虑如何集成系统、应用程序和数据对每个企业都有好处。在工业环境中,对多厂商、多平台互操作性的需求非常突出。当前的自动化体系结构需求都是关于以前从未连接过的不同设备和应用程序之间的安全性、可靠性和数据集成。
自2014年以来,FDT集团和OPC基金会共同努力,为整个工业企业提供更多的关键信息。FDT是一个完善的集成标准,全球采用了数十万FDT /框架™启用控制和资产管理系统和数千万FDT / DTM而OPC统一体系结构(UA)提供了一个基础设施,使企业信息可用于数千个其他应用程序和平台。
FDT标准旨在“向创新开放企业”,它将连接到智能仪器的各种网络和与这些设备交互的高级系统相交叉。FDT建立了一个开放、模块化和整体的自动化体系结构,以适应供应商和最终用户不断变化的需求。FDT结合了基于物理网络拓扑和逻辑拓扑的工厂层次结构。该技术支持过程、混合和工厂自动化中使用的所有主要网络,并将根据行业需求适应未来的网络。这种方法使得基于fdt的系统可以透明地通过不同的网络获得访问权限,并与任何终端设备通话。
另一方面,OPC UA专注于提供完整的信息建模,允许行业利益相关者利用面向服务的体系结构,使以前断开连接的设备和应用程序能够以无缝的方式一起工作。例如,OPC UA允许客户端应用程序连接到服务器应用程序,而不需要理解编译到客户端应用程序中的数据的语法和语义。这种方法完全是关于简单地发现服务器的功能,并有效地利用其服务和数据。
FDT和OPC标准都是开放的、非专有的和独立的。随着新协议在自动化行业的普及,它们提供了适应性,并为工业物联网和工业4.0的未来需求奠定了基础。FDT能够通过无数网络无缝嵌套或隧道与终端设备进行透明通信,这证明了它在智能和互联企业中的关键地位。
将FDT/ dtm提供的信息标准集成到OPC UA信息模型中,对于设备诊断、配置和远程资产管理以及与制造执行系统(MES)集成至关重要。FDT/OPC UA信息模型增强了网络和设备的管理,通过提供对数据的访问而不需要特定于协议的处理,并为广泛的设备提供支持,帮助优化企业。
OPC UA为许多不同的客户端应用程序提供统一的接口,而FDT提供网络/设备配置和对设备的访问。结合FDT/OPC UA方法实现了工业4.0中的系统工程、配置和诊断的统一。
最新规格发展
FDT和OPC合作提供了一个独特的机会,可以为FDT架构支持的应用程序和设备采用最佳的数据和信息模型,并利用OPC UA信息建模和相应的服务实现完整的应用程序到设备集成。这举例说明了设备到云计算策略,该策略支持通过FDT技术支持的现有和即将推出的设备的配置、通信、运行时和历史数据访问,以及警报和事件服务。
2016年11月,FDT和OPC组织宣布发布了用于信息建模的OPC UA配套规范的FDT。这是将FDT/ dtm提供的信息标准集成到OPC UA信息模型中的一个重要里程碑,这是设备诊断、配置和远程资产管理以及与制造执行系统(MES)集成的关键能力。
FDT for OPC UA配套规范旨在由自动化系统制造商在工程系统、分布式控制系统(dcs)、资产管理系统和其他应用程序中嵌入的FDT FRAME应用程序(FDT/FRAMEs™)中实现,实现应用程序和设备之间的配置、诊断和运行时操作的真正互操作性。它允许设备和主机应用程序轻松地将支持集成到It应用程序中,包括放入Microsoft Azure云中的信息。最终用户可以为信息管理的各个方面(从配置到运行时操作)实现完整的日志跟踪和信息跟踪。
从体系结构的角度来看,FDT/FRAME可以访问设备中的所有控制网络以及连接到网络的所有支持设备。它还具有完整控制系统拓扑结构的知识。因此,FDT/FRAME中的OPC UA服务器允许任何客户端应用程序浏览控制体系结构的拓扑,在拓扑中选择任何网络上的单个设备,并获得关于该设备的关键操作数据——例如其健康状况、当前输出值、标签信息和大量其他信息。FDT/FRAME透明且自动地处理所有必要网络上的流量路由,因此到OPC UA客户端,设备似乎是直接连接的。
任何具有正确安全特权的现成OPC UA客户端都可以访问嵌入在FDT/FRAME中的OPC UA服务器。举个例子,一个Android平板电脑应用程序就像一个OPC UA客户端,但允许维护技术人员在设备漫游时通过询问远程FDT/FRAME来确定资产的运行状态和健康状况。对于操作员来说,无线平板电脑似乎直接连接到有问题的资产。
简化生态系统交换
流程、混合和离散制造业通过工业物联网驱动的开发、生产和供应商数据集成实现了显著优势。这使得制造企业能够更有选择性地对个别客户的愿望做出反应,更快速地对市场需求做出反应,并更容易地开发全新的商业模式。
为了推进对工业物联网和工业4.0的支持,并简化自动化生态系统交换,FDT集团开发了FDT工业物联网服务器(FITS™)。它支持移动、云和雾企业应用程序,以及传感器到云和企业范围的连接。FITS利用了OPC UA配套规范的FDT,实现了工业控制系统的传感器到云、企业范围的连接。它简化了向工业物联网的转变,结合了OPC UA集成、web服务和丰富的控制网络互操作性,为下一代自动化优化连接和信息交换。它具有强大的分层安全寻址服务器架构的所有组件。
FITS适用于Greenfield和Brownfield应用程序,通过高级业务逻辑和定义良好的接口保护FDT中的遗留投资。它提供了与操作系统无关的技术实现,并支持现有的集成体系结构。
FITS解决方案(本质上是FDT/FRAME与FDT/OPC信息建模一起部署)在其客户-服务器体系结构的核心采用了FRAME和DTM业务逻辑。FRAME接口无缝地实现了对资产、调试、诊断、预测和其他更高级别数据的操作生命周期访问。为了使这些数据源对开放的OPC UA体系结构可用,数据被映射到OPC UA信息模型,以标准化的方式表示。启用FDT/FRAME的系统可以像配置任何其他FRAME一样配置。基于OPC UA的应用程序需要访问来自FDT/OPC UA服务器的信息,具有OPC UA客户端的特征。客户端请求与FDT/OPC UA服务器建立安全连接,并开始访问拓扑、设备健康状况和其他数据。
FITS是专门为广泛扩展工业企业中的信息交换而开发的。它本机实现了OPC UA,以实现完整的企业范围连接-自动为任何需要访问IIoT服务器的客户端(包括移动设备)建立OPC UA接口;并使在高级应用程序和服务器体系结构之间共享信息成为可能。
FDT和OPC UA共同采用发布-订阅方法,允许传感器、网络和拓扑信息渗透到企业,包括移动设备、分布式控制系统(dcs)、可编程逻辑控制器(plc)、制造执行系统(MESs)、企业资源规划(ERP)系统、云、工业物联网和工业4.0。
FDT的网络隧道功能进一步提供了对有意义的实时工厂信息和资产健康数据的访问,NAMUR NE107诊断可在整个工厂拓扑中使用。除了强大的报警功能外,这还为强大的预测性维护策略提供了支持。
fit解决方案最近更新了新功能,旨在优化现代工业设施的资产管理、预防性维护和其他关键功能。它们包括:
- FITS原型设计,重点关注Web服务和移动设备用例.这包括对IIoT服务器的Web浏览器和基于应用程序的访问。尽管FDT保持其核心通信和诊断能力,但它现在通过移动设备和web套接字提供对数据的远程访问,以便其他应用程序可以参与无缝的信息交换。FITS开放了自动化体系结构,从数据和用户界面的角度支持更多的访问点。
- 移动应用程序提供增强的业务价值和授权新一代产业劳动力.将信息和控制权交给工人可以提高可视性,因此工厂流程和生产率可以转变为新的生产和维护水平。FITS允许通过OPC UA或Web Services门户实现移动性,并支持该解决方案的两个重要用例——Web浏览器客户端和通过安全Web套接字连接到服务器的应用程序。未来的应用程序的功能将类似于FDT/FRAME的插件,但通过Web应用程序编程接口(API)将更容易标准化。
- 通过微软的HoloLens计算设备,fit使用全息人机界面(HMI)实现了增强现实。增强现实的目的是实现对环境敏感的人类感知的增加,以便将信息传输以及传统的基于屏幕的机器操作重新转移到空间本身。通过这种方法,用户可以免提操作查看实时和分析数据。这包括可视化传感器状态、查看实时数据显示和获取传感器位置支持。他们可以用透明的数据眼镜保持正常的视野;虚拟内容叠加在真实/物理内容之上。
在全球行业标准中的作用
FDT技术应用于全球无数自动化设备中,已被纳入国际标准IEC 62453,以及北美标准ISA103和中国GB/T 29618。目前,大多数主要的系统制造商在其解决方案中集成了FDT/FRAME接口,超过8,000种设备由FDT认证的dtm支持,使其成为工业控制系统中最广泛采用的设备集成标准。
FDT标准被接受为德国参考架构模型工业4.0 (RAMI 4.0)的设备集成解决方案。随着FDT/OPC UA配套规范的可用性,传感器到云,企业范围的连接被授予无缝集成和数据通信。远程访问连接的机器、生产单元和设备推动关键性能的提高。
同时,OPC UA是实现通用RAMI 4.0模型通信层的唯一建议。OPC UA为标准提供了重要的贡献,从垂直集成到贯穿整个生命周期的工程一致性,再到水平集成。OPC UA建模工具也将在需要解释和理解机器、组件和产品的语义领域发挥重要作用。
结论
越来越多的工业组织正在寻找将系统、应用程序和设备结合在一起的方法,以便在整个企业中获取信息。通过集成FDT和OPC标准,他们为多网络智能设备配置和数据交换提供了最优的方法。
FDT一直为简单和复杂的设备提供最高程度的设备可用性、诊断和运行时功能,现在利用OPC UA提供了完整的解决方案,可以将这些数据和信息交换到其他应用程序领域,从而实现企业集成的单一方法。