工业控制设计

在自动化领域，技术供应商永远在升级他们的控制产品和用于运行它们的软件的能力。然而，总的来说，组件本身的形式和功能几十年来保持相对不变，即小塑料盒——通常颜色从米色到炭灰色或黑色——装着PLC或DCS、I/O和通过带有连接器引脚的背板连接的电源。

我的第一个面对面会面基岩自动化，我期待讨论这家新公司嵌入工业控制系统安全的方法。毕竟，公司的标语是“安全的工业自动化”，而且，从我在会议之前看到的一些材料，我知道他们的安全方法围绕嵌入式硬件。但是，我没有为我所看到的其他一切做好准备。

基本上，Bedrock自动化已经重新设计了工业自动化组件，我们都非常熟悉。是的，PLC / DCS，I / O和电源仍然容纳在小盒子中并通过背板连接。但相似之处在很大程度上结束。

让我们从背板开始。对于初学者，I / O连接器引脚消失。它们已被电磁互连替换，根据基岩自动化，提供：增加可靠性 - 因为对别针破坏，弯曲，腐蚀或受RFI突发的影响，因此没有担忧。速度更高，通过换乘串行多滴总线设计与公司的黑色织物技术（后来更多）;电流隔离 - 在不实现变压器和/或光耦合的情况下不能在传统的销基板料中实现;通过逻辑分析仪的逻辑分析仪以及通过操纵销钉，防止网络窥探 - 作为背板引脚的保护。

那么这个基岩自动化系统用什么来构建它的背板呢?“Black Fabric是我们专有的，4GB通信和电源互连面料，包括我们的电磁互连方法，以及异步、并行、冗余的电源和通信架构，以及嵌入式通信交换机面料，”创始人Albert Rooyakkers说，基岩自动化公司的技术总监兼工程副总裁。

Bedrock的专利背板电源和通信架构（由公司围绕其新的控制系统产品提交的74项专利）是一种具有并行和串行接口的被动，异步，全双工通信交换机结构。串行接口配置为并行地将I / O设备连接到控制，通信和电源设备。并行通信接口被配置为在1毫秒I / O扫描时间内将I / O设备分别连接到主设备并在I / O设备之间发送信息，而不管I / O计数或应用。并行接口为每个背板模块互连（BMI）器件中的每一个形成专用通道，并且像整体交叉开关一样操作。

BMI由机加工，阳极氧化铝构成。根据罗伊亚克克，BMI和配合模块的全金属结构会产生连续的热耦合和被动冷却。

关于背板的另一个有趣的点是，它的所有I/O槽和I/O模块电磁功率和通信互连是对称的。Rooyakkers指出，这意味着任何I/O模块都可以以任何方向放置在背板上的任何插槽中，从而实现更好的电缆管理和现场布线的灵活分离。

对Bedrock Automation的底板有了基本的了解之后，让我们继续讨论电源。Bedrock使用一个通用的智能电源模块，支持80- 265v AC/V DC 50/ 60hz输入，据称可以提供所有所需的系统电源，并为现场设备提供隔离的+24V DC输出。这种电源设计不需要风扇，密封在全金属盒中，可在-40℃至+80℃的温度范围内工作。电源是冗余的，并通过安全的Black Fabric ARM处理器实现网络安全。连接到背板，电源提供分析、预测性维护和减少计划外停机的诊断功能。

Bedrock Automation为连续，梯形或顺序功能图表语言提供一个通用控制器。罗伊亚克斯的保证执行时间少于5毫秒，罗伊亚克斯表示，一个控制器可以支持少至200个I / O模块和4000个I / O点。“这些连接可以通过控制器和I / O通信模块中的集成千兆交换结构分发，”他说，“消除了与开关技术相关的边缘交换机和可靠性，安全性和成本问题的需求。”

据报道，千兆I/O分配总线长度可达100公里，可选择使用铜，单模或多模光纤网络内置于控制器和I/O网络，通过控制器和I/O网络通信模块上的小型可插拔标准网络连接器。

与电源一样，控制器密封在全金属盒中，并使用黑色织物臂安全处理器运行SIL III评级，EAL 6+认证RTOS。The controller’s built-in sequence of events (SOE) capability—IEEE 1588 standard timekeeping is enabled in all I/O modules and the power supply module—means there is no need to buy special hardware, adds Rooyakkers, who notes that all I/O, as well as the power supply, are also eligible for SOE functionality.

与控制器、电源和背板一样，Bedrock的I/O也具有全金属外壳和Black Fabric加密ARM处理器。电源和通信通过不带引脚的BMI进行管理，扫描时间为1毫秒。三种I/O模块类型的I/O配置了虚拟编组软件:ua通用模拟;UDI-universal离散;和udo通用离散出来。Bedrock的通用现场总线模块提供了与Profibus、DeviceNet、工业以太网和基金会现场总线一起使用I/O的路线图。Rooyakkers指出，这种功能为大多数用户提供了80%的模块类型减少。

在听罗伊亚克斯的同时，在听取这些产品的同时解释它们背后的技术和设计过程，我忍不住认为这些产品必须比其竞争对手更具成本。虽然罗伊亚克斯在讨论期间不会引用我的一般价格，但随着总成本依赖于申请，他确实强调基岩的价格符合其他顶级自动化技术。然后，他指出了基岩自动化产品设计中固有的一些储蓄，例如：

• 消除接线盒减少了电缆终端的要求;
• I/O在现场安装和终止，消除了中间终止;
• 消除了对循环图的需求;和
• I/O面板布局和接线图减少了三分之二。

这些因素，加上他引用的其他因素，据说可以减少33%的工程系统设计需求。

鲁亚克接着解释了基岩公司的“不过时”概念。“目前的整车厂几乎100%的主动半导体组件都来自像Maxim Integrated.（Bedrock Automation的母公司），德克萨斯乐器，英特尔和其他人.SINCE组件过时是产品过时的主要驱动因子，基岩源是近100％的系统，内部从Maxim集成和有机设计内部有源组件，“他说。“这意味着大多数复杂的模拟和数字组件都是由Bedrock工程师内部设计的，并且围绕多十年供应链模型构建。此外，通过模块级收敛 - 使用复杂的电路架构来最小化系统模块计数，以及数字和模拟设计中的非常大的规模集成 - 我们大大减少了绝对分量计数。这些因素结合起来，创造了一个显着不同的组件供应链模型，并导致新的范例，用于系统寿命预期和非过时。“

回顾我对这些新产品的报道，我不能记得曾经使用过这个很多空间来解释之前的新产品。然而，我觉得基于Bedrock自动化控制系统设计和操作的新方法都比平常更多的关注。说过，我只在我们会议期间讨论的内容只打了出现的亮点。我甚至没有触及Bedrock的集成开发环境，它的控制器从Green Hills软件的嵌入式实时操作系统，或者即将发布的安全电源产品，带有嵌入式服务器的电源和UPS。我稍后会有更多的说法。因为现在，随着我最近在做的那样，将你的头包裹在这个新的概念周围，我建议访问基础自动化网站有关更多详细信息。

关于行业如何对工业控制系统设计的新方法做出反应的问题，我与（尚未透露的名字）对此的一些最终用户表达了对该产品的兴趣非常高，有些人指出的试点项目计划用这项技术。我会告诉你，因为这些产品今年发布了这些产品。