iPhone是你的下一个人机界面?

这是过程工业用户组会议上典型的自助早餐。你的记者正在享受不健康的高胆固醇食品，并与其他与会者闲聊。其中一人拿出他的苹果iPad开始查看电子邮件。过了一会儿，讨论转向了他使用那台设备的方式，他非常实事求是地说，他可以用它通过无线互联网连接到他的工厂网络，看看这个过程是如何运行的。如果有必要，他可以登录，甚至通过该设备控制整个过程。他和另一个同事有资格这么做。这并不是什么年轻的科技界人士，而是一位年过六旬的绅士。我们讨论的那家工厂是一家大型造纸厂。

他可能已经对它所代表的技术水平blasé了，但我怀疑他意识到我们餐桌上的其他人觉得整个想法很迷人，也许有点可怕。这种接口可以通过互联网、无线传输、使用现成的苹果设备，这一概念颠覆了许多工业网络惯例。接下来是什么?用Mac电脑控制化工厂?这可能有点太多了，但如果有适当的安全级别，为什么工业应用程序不应该使用这种级别的便利性呢?智能手机和平板电脑，无论制造商如何，都非常强大，代表了工业网络的有用扩展，特别是以太网和基于网络的通信。苹果公司声称，iphone上有超过42.5万个应用程序，因此有些应用程序可以应用到工业领域也就不足为奇了。谷歌的Android平台的产品数量也紧随其后。

许多工业系统供应商，特别是那些与大型全厂控制平台供应商级别不同的供应商，正在使用这些类型的应用程序，在过程和离散制造中提供工厂网络的扩展。这个基本概念并不新鲜。早期的版本通常使用一个接口，在发生特定事件时向操作员的手机发送自动语音或文本消息。这在一些应用中特别流行，比如让无人抽水站为水务公司发送自动警报信息。这种用法可以追溯到20世纪90年代，至今仍在使用。

然而，今天的应用程序要复杂得多，这得益于无线网络的增长、便携式设备功能的增长以及快速扩展的以太网网络。一旦系统连接到互联网，所有这些障碍都消失了，不管是好是坏。此外，智能手机和平板电脑应用程序的激增令人难以置信，似乎可以在任何地方实现任何事情。随着科技原住民进入制造业，人们预计这种能力是理所当然的。

增加流动性

大多数主要的控制系统供应商都通过无线设备增加了一些移动工作者HMI(人机界面)功能，通常使用坚固的装甲笔记本电脑，如松下toughbook，尽管这种连接通常不会超出界限。然而，与iPad或智能手机相比，它们既笨重又昂贵。消费级设备通常被认为过于脆弱，而且没有针对危险位置的认证。不过，支持者认为，不需要每台设备都能在炼油厂的任何可以想象的位置工作。在大多数应用中，消费级设备已经绰绰有余，而且它们的无处不在使得几乎任何人都可以拥有一台。

驱动过程

研华工业自动化(Advantech Industrial automation)自动化I/O产品经理Mark Lochhaas表示:“移动接入是由持续无所不在的查看需求驱动的，从管理人员监视生产到操作员远程调整流程。”“使用智能手机访问SCADA或HMI数据只是小型无线平台上的一种瘦客户端功能。从概念上讲，任何可以浏览Internet的设备都可以用于动态地访问自动化数据，可以是实时的，也可以是历史的，可能是从云中。服务器必须能够承载移动应用程序，移动设备必须有与主机兼容的应用程序。”

推动这一发展的公司不一定是大型控制系统架构师，而是支持网络并更愿意尝试新事物的小公司。大部分的驱动力来自IT方面，反映了移动应用程序在这方面的增长。Wind River机器对机器(M2M)解决方案总监布莱恩•维扎(Brian Vezza)表示:“在IT和工厂车间的融合中，一切都被连接起来，从单个设备到工厂车间都连接到供应链管理系统，再到与其他业务的集成。”M2M、云和智能消费设备的结合正在为工业、能源、医疗和其他市场带来强大的新商机。在制造工厂环境中，M2M设备增强了态势感知能力，工厂经理、业务领导和其他人可以更深入地了解他们的操作环境、资源、对象和事物。通过将M2M设备生成的信息与其他系统(例如，上下文)结合起来，并使用分析或其他形式的控制和/或业务逻辑，业务变得更加智能和有价值。”

设计应用程序

虽然供应商之间在设备选择上有一些共同点，但功能的多样性要大得多。在这个讨论的背景下，我们将停留在应用程序领域，这些应用程序是产品平台的扩展(而不是像储蓄计算器或配置选择器之类的东西)，可以从货架上购买，通常从iTunes购买，而不是那些专门为特定应用程序构建的应用程序。这并不是说他们不需要一些定制，但这是由个人用户完成的。这些应用程序也非常便宜，通常不到10美元，甚至是免费的。

一些公司设计他们的应用程序与特定类型的硬件接口，而另一些公司创建的系统更平台无关。下面是两个对比鲜明的例子:Opto 22和ProSoft Technologies。虽然它们的应用程序都涉及包括控制在内的HMI功能，但基本概念和方法是不同的。

光电子的22

Opto 22发布了其iPAC iOS应用程序，旨在使用苹果iOS设备(iPhone、iPod Touch和iPad)与SNAP PAC系统通信。该应用程序通过无线网络进入控制网络，并寻找这些设备。一旦它找到它们，建立联系就很简单了。该公司表示，具有适当安全凭证的用户可以检查SNAP I/O点和PAC控制策略变量，并执行控制功能，如打开或关闭数字输出点，将值写入模拟输出，以及更改控制变量和表项。可以检索、查看特定的I/O点和标记名称，并将其保存到监视列表中以供将来参考。

“对我们来说，不需要硬件接口。随着iPAC应用程序安装在运行iOS操作系统的移动设备上，这基本上意味着苹果，首先需要的是无线网络，”Opto 22副总裁Benson Hougland说。“主要原因是这些移动设备没有以太网接口，所以访问任何类型信息的唯一方式是通过无线。所有这些设备都支持Wi-Fi，但并非都支持3G连接。你需要的第二件事是无线接入控制网络，但问题是有多少人可以通过无线网络访问他们的控制系统网络。会有很大一部分人不这么做。当然，这必须是一个安全的网络。今天大多数人都意识到，如果没有强大的安全性，他们就不会部署无线网络，而现在你能买到的任何无线网络硬件都有强大的安全性。

“这并不是一个连接到任何硬件设备的HMI工具。该产品专门设计用于与Opto 22控制器和大脑通信。它主要用于调试、故障排除、维护等等。这只对使用Opto 22硬件的人有用，但未来的产品可能会有更多的功能。”

犹他州盐湖城的工艺工程资源公司是Opto 22的客户，正在试验使用iPAC作为其x射线金属矿石分析仪的扩展。系统工程师戴夫•泰勒(Dave Taylor)表示:“我们对iPhone应用程序最大的用途是它将控制我们的采样系统。”但他指出，iPhone的功能将无法提供给客户。“这对我们的安装人员来说是最有价值的。我们可以站在多路复用器槽旁，可能离分析仪20或30英尺远，然后用iPhone选择一个流。你可以直接激活I/O来验证它是否工作，是否有足够的压力等等。”

Taylor补充说，能够验证所有组件都在运行，并且所有流都是它们所需要的，而不需要不断地来回运行，这是一个重要的步骤。他说:“我曾经用电脑和无线连接做过一次，但用手持设备要方便得多。”

ProSoft技术

ProSoft Technology表示，其最近发布的ProSoft i-View移动应用程序为用户提供了一种简单的方法，可以从iPad、iPhone或iPod touch上实时监控他们的控制应用程序。从功能上讲，该应用程序可以通过Wi-Fi或通过蜂窝远程连接到以太网/IP或Modbus TCP网络上运行的任何PLC/PAC。为了安全起见，用户必须同时访问无线网络和处理器的CPU才能进行设置。在配置过程中，应用程序要求用户分配一个匹配的安全码作为网络访问的密码，并在PAC的CPU中作为安全标签。从这一点开始，当用户启动ProSoft i-View时，安全码必须与CPU上的安全码匹配，以便创建连接，防止未经授权的用户简单地下载应用程序并入侵系统。就无线网络而言，在选择技术和供应商时，必须考虑适用于任何工业应用的相同因素。例如，ProSoft Technology的工业热点无线电具有WPA2-PSK和802.11i RADIUS安全性，可防止对网络的未经授权的访问和修改，并由领先的应用工程师团队和一系列补充工具(如ProSoft无线设计器)提供全面支持。

在设置过程中，用户必须在ProSoft i-View中配置标签，然后建立它们的方差允许值。一旦运行，该应用程序将在程式化的列表和图形中显示实时PLC值。警报也可用，包括本地通知，例如，当发生偏离设定值的情况时，可以向维护团队发出警报。通过蜂窝连接，这些工程师能够实时监控变量，并在几乎任何有手机覆盖的地方进行调整。

ProSoft的营销传播专家Adrienne Lutovsky说:“应用程序的使用案例非常广泛。“系统集成商已经将该应用程序与我们的蜂窝无线电一起使用，以远程排除客户安装故障。一个乳制品的小型包装操作需要应用程序在家监视控制系统。最新的升级包括一个条形码扫描仪，它将用例场景扩展到质量控制等领域。”

ProSoft表示，一家全球汽车制造商正在其终点线的质量保证部门评估这种方法，该部门对车辆进行泄漏检查。目前，检查人员将汽车开到一个压力清洗室，在将汽车开到HMI系统之前，他们会对每辆车的内部进行视觉评估，以便手动记录他们的发现。在新方法下，每辆车在所有测试点都将标有条形码，检查员将通过平板电脑通过应用程序进行调动，并使用ProSoft 802.11工业热点无线连接到PLC。车辆中任何未通过压力清洗检查的点都将被扫描并自动记录到PLC，有效地减少了测试时间。

表演能站得住脚吗?

时间会告诉我们网络性能是否能满足客户的期望。任何智能手机用户都不得不面对页面加载时间过长或网络无法传输的挫败感。虽然Wi-Fi和蜂窝网络正在改善，但在某种程度上，连接将会令人失望。这样的经历将决定这些应用程序的普及程度。

即便如此，这种可能性还是很吸引人的。“云连接的便捷性与智能平板电脑和手机相结合，意味着无论何时何地，这些信息都可以以一种易于使用和安全的方式提供，”Vezza说。“Android和iPad风格的智能平板电脑与智能系统相结合，为领导者带来了无与伦比的意识、准确性和控制能力，可以近乎实时地监控和管理他们的资源，以实现他们的业务目标。这些目标可能包括改进服务交付、降低成本、客户响应、新的或增强的产品以及服务提供等。通过为硬件和软件提供标准化的M2M设备开发工具包和优化的开发框架，设备制造商可以专注于自身的增值和差异化功能，而不是底层硬件、操作系统和核心M2M软件。”

彼得·韦兰德是控制工程．pwelander@cfemedia.com

在线:

欲了解更多信息，请访问:

www.advantech.com/ea
www.apple.com
www.opto22.com
www.prosoft-technology.com
www.processeng.com
www.windriver.com

这是2011年8月控制工程印刷和数字版封面故事。印刷版及数码版可在此订购:

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