连接的自动化组件缓解了工厂的痛点

随着数字化趋势在工业自动化市场的发展，越来越多的终端用户开始质疑自动化设备的传统局限性，并寻求提高可用性的解决方案。几乎每个可编程逻辑控制器(PLC)程序员都经历过令人沮丧的软件和固件版本不匹配问题，令人困惑的状态位指示和其他令人头痛的问题。

供应商之间不兼容的通信协议和编程库也继续困扰着这个行业。随着大量数据在工业网络中快速传输，以及在云端之间来回传输，简化自动化设备的使用和连接的需求比以往任何时候都更加迫切。

通过使用正确的集成软件和硬件套件进行标准化，组织可以获得好处，例如:

• 系统和过程诊断。
• 可重用逻辑库。
• 跨设备工程工具集。
• 长期可维护性和版本兼容性。
• 数字化的概念。

系统/过程诊断

在许多自动化系统中，操作人员对显示基本设备状态(如断线、短路、电源故障、通信故障和缓冲区溢出)的系统诊断持怀疑态度。这种怀疑并不一定是由于硬件的不可靠性，更常见的原因是诊断警报被误解了，或者在设施内的机器之间没有标准化。这些诊断通常是手动编程的，并因程序员而异。

用户可以通过实现现成的具有可靠和一致的系统诊断的硬件和软件来避免此问题。这是原始设备制造商(oem)的一个卖点，为他们提供了保证简化操作和减少最终用户停机时间的能力。此外，OPC UA协议的最新进展支持跨平台传输系统诊断，而不需要自定义编程。

除了系统诊断外，将过程诊断集成到标准PLC代码块中也很重要，过程诊断可以提醒操作人员过程或设备操作中的问题。与分段编程和标签映射相比，这增加了可靠性，使设备操作更容易。

plc, hmi的可重用逻辑库

许多自动化环境包含各种功能和大小的plc和人机界面(hmi)。在实现多个供应商的产品时，开发人员经常会遇到库不兼容的问题，并最终在多个编程环境中重写类似的代码块。即使在同一设备制造商内部，供应商也经常为不同的产品提供不同的软件。这使得导出或重用可编程功能块变得困难或不切实际。

即使在可以重用PLC和HMI编程模板的情况下，一些软件环境也不支持在线编辑。这意味着每当需要更新、补丁和其他编程改进时，就会出现停机，此外，它还会给程序员带来额外的压力，让他们在有限的调试时间内快速编辑。

通过集成的产品组合与编程和设备标准合作消除了这些限制，使得从一个项目重用工作到下一个项目变得很容易(图1)。此外，标准使得扩展项目更简单。

除了更快的开发，代码重用还降低了测试块后出现逻辑错误的风险。后续使用通常只需要进行最少的测试(如果有的话)。随着时间的推移，组织可以建立完整的PLC和HMI编程标准库，简化和加快开发、调试和测试。

用于自动化的跨设备工程工具集

由于工厂车间和控制室中有许多自动化设备，由于连接和配置每个设备所需的不同软件应用程序，管理和更新编程例程可能很困难。现代集成自动化软件套件提供了一个中央位置来管理几种类型的兼容硬件，如plc、hmi、远程输入/输出(I/O)、驱动器控制器、安全控制器和网络交换机。

大多数经验丰富的程序员和维护人员至少有一次这样的经历:他们将工厂维护笔记本电脑连接到有问题的控制器上进行故障排除，却发现所需的PC软件没有安装。设备停机后的停机时间可以通过简化的软件环境来减少，并通过选择对所有配置和编程共享软件生态系统的设备进行标准化来减少。

这种统一的方法——将PLC、HMI、I/O、安全、运动和网络组件集成在一个通用的软件框架内——使自动化系统标准化更容易实现，创建直观的以系统为中心的方法，以取代复杂的和特定于设备的培训方案。

工业软件的长期可维护性和版本兼容性

另一个设备维护陷阱涉及软件和固件版本依赖关系，这可能导致混乱和延长停机恢复时间。对于复杂的依赖关系，开发人员经常会从流程逻辑中分心，因为他们必须把注意力放在将他们的程序安装到兼容的版本框架中，以适应供应商的需求。

软件和固件版本有时会限制它们可以使用的编程指令。在设备更换期间，意外的版本不兼容会带来麻烦，因为它们会延长停机时间。

为了防止这些问题，用户应该考虑支持跨版本兼容性的自动化设备，具有可配置的固件和IP地址，以匹配生态系统(图2)。在软件升级期间，这为用户提供了继续使用以前版本的编程块的能力，减少了重新设计和重新编程设备和代码库的需要。

在处理服务失败的设备时，这种兼容性是有价值的，因为无论相对于故障组件的固件和软件版本如何，替换都会在线。此外，一些现代控制器支持设备内存储卡，存储最新的程序配置，只需从故障控制器插入存储卡，就可以在更换设备上提供程序恢复。

数字化概念，PLC仿真软件

现在，现代硬件和软件迭代都伴随着大量扩展的仿真工具集。传统的项目生命周期要求自动化编程团队尽早订购PLC硬件，并等待设备到达，以便开始重要的开发。他们打开自动化组件的盒子，把它们挂在桌子上，然后开始编程。

即使plc包含模拟软件，项目团队仍然经常遵循这种传统路线，因为模拟工具通常难以访问、被误解或笨拙。现代控制器提供了增强的模拟体验，将虚拟世界与现实世界连接起来，使工程师能够在零件出现之前就设计和试验自动化设备。

通过将PLC和HMI仿真与数字孪生技术相连接，工程师可以在物理调试和运行之前和外部可视化工厂设置。他们还可以将这些工具用于提案和移动演示，或者作为操作员培训的初始阶段。

用户还应该寻找具有通信协议开放性的自动化设备，提供本地集成其他供应商产品的能力。车间边缘的硬件在现代数据传输和处理中起着重要作用。这些边缘设备包括大量的边缘应用程序，用于执行数据交换和处理(图3)。

这些应用程序可以通过内部部署的中央系统或云来管理。在云部署中，边缘应用程序可以与云应用程序集成，用于控制、数据交换、数据分析、警报和其他任务，并将AI带到工厂车间，以获得生产优化见解。

在当今的网络环境中，自动化设备的安全也必须符合现代标准。许多plc和其他自动化设备在历史上缺乏安全措施，或者任何内在的安全功能都是默认禁用的，并由用户选择添加。如今，这种说法发生了逆转。默认情况下，应该启用这些安全措施。必要时可以移除网络安全层，但自动化供应商不建议这样做，因为针对制造商的操作技术(OT)攻击持续增加。

保护数字企业免受网络攻击需要一种全面的方法。现代化的集成自动化套件可以帮助管理员管理整个企业设备上的安全功能和设置。组织应确保其设备的安全功能符合IEC 62443，全球领先的工业网络安全标准．

水/废水系统HMIs, plc的结果

一个供水/废水处理城市，其供水系统落后，缺乏可靠性、标准化和操作人员的可见性。设备在被发现前几小时可能会出现故障。通过升级自动化硬件和软件，以及标准化集成自动化套件，市政当局获得了对其基础设施状态的可见性(图4)，使用数据分析提高了运营效率，并为水处理和分配编写了可靠的过程自动化解决方案。

市政当局安装了hmi, plc变频驱动器(vfd)和射频(RF)通信设备。中央监控和数据采集(SCADA)软件与内置的基于web的远程系统诊断组件相结合，提高了操作的可视性，并有助于更快地解决问题，程序员利用软件的本地组件创建了一个仪表板，以便一目了然地查看系统状态。

减轻自动化硬件、软件痛点的5种方法

通过大量的迭代和改进，自动化组件比过去更快地部署和更容易地维护。但是，组织可以通过评估和标准化有助于减轻或减少本文中讨论的常见痛点的组件来提高其整体设备效率。

自动化硬件和软件应:

• 确保系统和过程诊断的一致性和可靠性。
• 利用可重用的功能块进行一致的编程实践，同时封装诊断。
• 尽可能巩固跨设备工程工具集。
• 随着时间的推移，通过版本兼容性改善设备维护，支持轻松的程序迁移和快速停机恢复。
• 提供现代数字功能，例如模拟和虚拟调试、内置设备安全、边缘和云连接以及数据驱动的性能洞察。

这些重要的构建模块为设施提供了基本工具，以便在未来几年有效地运行其自动化并盈利。

约翰DeTellemTIA Portal产品营销经理是干什么的美国西门子工业．由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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关键词:可编程逻辑控制器，plc，自动化硬件

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