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PROFINET为创新的边缘概念奠定基础

 

除了传统的控制系统之外,越来越需要额外的设备或应用程序,比如出于优化目的。然而,快速、轻松地集成这些功能有时一点也不容易。今天,90%的数据仍然未被使用,这是因为一些技术过于复杂或不切实际,而且信息安全问题也仍未获得解决等。除了实际测量值外,数据还可以提供识别趋势的可能性,如能源消耗数据或其他长期诊断值。

 

 

就在5年前,将尽可能多的数据传输到云端,并在云端进行数据处理被认为是一种很好的解决方案。然而,现在已经逐渐意识到尽可能的在接近起源端(即在网络的边缘端)处理至少一部分数据是很有意义的,比如受限于网络延迟或带宽。边缘组件可以将生产中的附加数据转化为有用的信息——直接实时的在起源端,以最小的网络负载进行转化。

 

 

PROFINET技术能够为此提供支持。这些边缘应用都需要数据,不是任何数据,而是标准化的、有用和可开发的数据。通常,所需的数据要么已经存储为PROFINET标准化的数据记录,要么存储为可选的其他制造商或特定于设备的数据记录。因此,对于已使用了PROFINET的设备制造商而言,最大优势在于当客户使用边缘概念时,他们实际上无需执行任何操作

 

 

并且:如果需要从边缘到设备的特定协议,这在PROFINET网络中可以轻松实现。

PROFINET构建了大量数据

 

边缘计算在自动化和云之间架起了一座桥梁。此时更不应该低估边缘应用对功能、安全、快速通信的需求。多年来,PROFINET一直更加关注一致性和模块化。识别和维护(I&M)数据,诊断数据或各种行规(比如PROFIdrive或PA行规)始终伴随着PROFINET并行研发,以便于其他节点可以使用它们。这意味自动化网络中的数据可以几乎在公司的任何地方实时可用

 

 

在实践中如何实现?

 

得益于PROFINET和OPC UA的协同合作,可以实现任何边缘组件的集成。通常使用OPC UA对象建模功能进行数据映射,也可以根据相应的标准OPC UA协同规范,比如PN-OPC协同规范或使用自有的规范进行数据映射。此处,对PROFINET设备实时收集的数据进行汇总和分析。由于现场就对数据进行了预处理,这样就不影响现实的加工生产。如果现有的PLC不支持OPC UA,也可以选择使用外部的边缘网关作为替代。在过程自动化中,这是NAMUR开放架构(NOA所支持的原则。

 

此外:

如果在控制程序中没有任何东西可以或能够改变,外部边缘网关可以提供附加的数据服务。与此同时,PROFINET的第一个边缘应用已经可用,其基础架构正在进一步开发中。从PI的角度来看,已经完成了很多工作。PROFINET确保除控制器之外,还可以同时访问多个节点。边缘应用也可以通过PROFINET网络直接访问OPC或TCP/IP设备。由于OPC UA已经成为从车间级到企业级实现互操作信息交换的事实标准(垂直通信),因此,这就成为了在工厂内实现移动语义信息的最有效方式。这与PROFINET完美契合,它具有在同一以太网络中彼此独立运行不同协议的能力。 

 

然而,随着行业的不断变化,技术也需保持动态调整。因此,未来将不会只有一种技术,用户将会选择最实用的一种——边缘、控制器和/或云。未来最重要的方面仍然是信息安全问题,这将会在边缘本身或在其之上的更高层级中实现。为了从初始就覆盖信息安全所有部分,“设计确保安全”的主题将会变得更加重要

 

无论主题如何发展,PROFINET的基本架构(兼具并行数据流和高水平的数据标准化)都是必要且坚实的基础,这就确保了系统和生产的未来可行性

1.作为设备制造商,我需要做什么?

 

  • 对于已经使用了PROFINET的设备制造商而言,最大的优势在于当客户使用边缘概念时,他们实际上无需执行任何操作。因为,PROFINET已经是标准化的。如果还使用了OPC UA,这也同样适用。
  • 实现也是非常简单,因为从初始就定义了通过PROFINET服务读取数据,这都被包括在PROFINET相应的技术模块中。

 

 

2.如何实现边缘?

 

得益于PROFINET和OPC UA的协同合作,可以实现任何边缘组件的集成。通常使用OPC UA对象建模功能进行数据映射,也可以根据相应的标准OPC UA协同规范,如PN-OPC协同规范或使用自有的规范进行数据映射。此处,对PROFINET设备实时收集的数据进行汇总和分析。由于现场就对数据进行了预处理,这样就不影响现实的加工处理。

 

 

3.如何保证信息安全呢?

 

信息安全措施是在边缘本身或者在其之上的层级进行实现的。在未来,为了从初始就覆盖信息安全所有部分,“设计确保安全”的主题将会变得更加重要。

90%生成的数据未被使用——基于PROFINET的边缘概念开启全新的诊断和优化选项:

 

 

  • 众多控制器基本上仅需要一个是/否的决定。然而,其他有用的数据通常可通过边缘应用轻松地进行单独评估,这就包括诊断和维护数据。边缘组件可以在很长的一段时间内收集此数据,以便进行更详细的评估。
  • 边缘解决方案无需复杂的重新编程或者进行控制系统的更新。因此,非常易于将其添加到现有系统以获得附加的信息。
  • 对数据进行预处理并将其传输到云端,以访问更大的计算能力,或者避免使用连续的云连接成为可能。
  • 调试期间,PLC或其他功能可能还无法使用,但是已需要来自设备数据。对于此种情况,边缘概念可以在没有PLC的情况下运行。
  • 边缘概念为轻松开发全新的智能数字解决方案提供了可能性。这种集成类似于移动设备上的APP。在运营过程中,可以随时上传附加功能,就像移动设备中的APP更新一样。
  • 与控制系统的协同可能达到新的水平。边缘概念也可以直接紧挨着控制器集成。如果数据的评估需要与控制程序或机器的状态保持一致,则这些系统也可以进行紧密的协作。
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