精益自动化架构

几十年来，机器自动化架构几乎没有改变。控制系统的基本组成包括可编程逻辑控制器(PLC)，其离散和模拟I/O运行到终端设备，而电子操作员接口(OI)提供设置、操作和维护机器的接口。

处理和通信方面的技术进步正在为机器自动化带来新的能力。这些通信的进步是在设备和企业级别，并支持简化的自动化体系结构(参见图1)。

1)设备级网络可以直接连接到机器上的智能终端设备，并且可以从控制柜中移除I/O和布线。除了更简单的结构外，直接连接到智能设备可以改善诊断并有助于增加机器的运行时间。

2)企业级网络，随着工业以太网技术的出现，使机器能够连接到制造企业。这可以在监控操作效率、通知和解决机器警报、远程故障排除和升级自动化程序方面提供重要价值。

除了这些操作优势之外，这些技术进步还提供了将自动化体系结构简化为如图2所示的更简单形式的机会，其中逻辑控制、操作员界面、设备级通信和企业级通信已集成到一个自动化组件中。

对于机器原始设备制造商(oem)来说，设备和企业级通信的进步正在实现可视化和控制的结合，以及一个新的连接水平。这些变化使得以更低的成本更快地设计和制造更智能的机器成为可能。这些优势可以通过以下方式实现:

• 一个集成的开发环境，允许更快的机器设计
• 更少的组件和布线意味着降低机器的制造成本
• 集中远程访问和管理，改进操作并降低机器支持成本。

网络简化自动化

虽然在某种程度上被企业网络的进步所掩盖，但设备级网络仍在继续发展，甚至可以通过网络将简单的设备连接到系统内的逻辑控制，从而实现更经济有效的连接。这些进步发生在控制柜内部和外部，扩展到安装在机器上的传感器和执行器。从传统的I/O卡和布线转向控制柜中的简单设备级网络的影响如图3和图4所示。

设备级网络具有多种优势:减少连接和调试控制面板的时间，从系统中移除I/O卡，并改善操作诊断信息，以实现更可靠的系统。

在机器控制中，从I/O转向连接传感器、执行器和人机界面的网络是组合自动化平台的关键推动因素。一旦I/O卡在系统中的作用被移除或显著减少，从电子操作接口(EOI)中使用独立PLC的价值也会降低。当今微处理器的处理能力使得处理操作员界面任务和可编程逻辑控制任务可以从一个设备进行管理。此外，随着远程访问越来越重要，HMI-PLC组合的情况得到加强，改变基本控制系统，实现更精简的自动化方法，将逻辑、可视化和连接性结合起来。

HMI-PLC收敛

随着工业以太网应用于工厂车间的出现，制造业将显著提高生产率。不断扩展的网络功能和可以通过网络连接的智能设备正在推动改进的诊断、更快的故障排除和机器可靠性的整体提高。有了以太网连接支持的信息，就有更多的机会减少诊断和修复问题所涉及的时间和成本，避免问题导致停机或延迟调试。这些变化也影响了机器上的自动化系统，要求重新审视自动化体系结构以及PLC和HMI在该系统中的作用。

为了更好地理解人机界面-PLC功能和设备选择的融合，从PLC和OI技术和发展的历史角度来看是有用的。传统上，开发PLC是为了为制造过程提供控制，排序和安全功能，取代涉及多个设备的系统-多个控制继电器，计时器和鼓顺序器以及闭环控制器。很大程度上，用于连接传感器、执行器和简单的操作员接口设备(如按钮和指示灯)的I/O卡组成了控制器。

引入了电子操作员界面(EOI)来补充这种简单的PLC。通过简单的串行网络连接到PLC, EOI增加了向机器操作员提供更丰富信息的能力，取代了过程中一些简单的按钮和指示灯。EOI和PLC之间的历史关系如图5所示。

随着工业以太网的出现，自动化领域中远程访问的出现意味着自动化功能的增加，包括:历史数据捕获和交换、警报通知和管理以及安全管理。这些特性已经被引入到PLC和EOI中，并且今天趋于重叠，因为PLC和EOI设备的供应商都在竞相满足对历史信息、警报和安全性的新需求(参见图6)。

更多并不总是更好，EOI和PLC功能集的冗余有几个缺点:不必要的硬件重复(两个设备都需要以太网)，不必要的编程复杂性(冗余报警系统)，以及增加安全漏洞的风险。而不是两个设备具有重叠的功能，一个设备具有一个功能集，覆盖需求，没有重复意味着更少的设备购买，编程，和配置(参见图7)。

精简架构

设备和企业级的网络正在推进并支持新的、简化的自动化体系结构。最终，这种融合可以消除整个设备级别，实现远程智能以降低培训成本，同时使oem能够利用来自一系列供应商的最佳设备。

集成架构实现了精益自动化，在设备和时间方面提高了效率并减少了浪费。在竞争激烈的业务环境中，提供智能、直观和优雅的一流解决方案可以带来真正的业务优势，并产生设计、调试和维护速度更快的控制系统。

- Rich Harwell是伊顿的高级解决方案经理。编辑:马克T.霍斯克，内容经理，CFE媒体，控制工程和工厂工程、mhoske@cfemedia.com．

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-请参阅下面关于通过精益自动化获得生产力以及如何节省时间和材料来节省资金的文章。

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