使机器控制开放、安全

采用现代灵活的自动化平台有助于oem和最终用户应对传统的生产挑战,同时解决供应链问题、劳动力短缺和网络安全等新问题。

通过哈特曼达雷尔 2023年1月24日
礼貌:爱默生

学习目标

  • 了解更多机器控制系统正在不断发展,并与现代编程语言集成,自动化程度不断提高。
  • 了解制造商和最终用户在这些控制系统上面临的一些挑战,这些系统很容易受到网络安全攻击。

机器控制洞察

  • 供应链挑战、熟练劳动力短缺和网络安全问题是制造商今天面临的挑战,但现代机器和自动化平台正在帮助改善工厂的运营。
  • 使用通用工具集的开放式机器控制平台为设计人员提供了选择最可用设备的灵活性。

原始设备制造商(OEM)机器制造商及其所服务的最终用户面临的传统挑战通常涉及最大限度地提高生产率、质量和正常运行时间。虽然这些基本的关注点仍然重要,但还有其他重要的外部问题对oem及其客户的影响越来越大。供应链稀缺、熟练劳动力短缺和网络安全担忧会影响原始设备制造商供应设备的方式,以及最终用户的需求(图1)。

在过去几年,解决所有这些问题所需的技术和功能可能只在旗舰控制器中可用,但今天自动化选项已经扩展了。现代自动化选项包括适用于所有类型机器的高性能紧凑型控制器,帮助oem和最终用户有效地处理问题。

现代灵活的自动化平台能够继续满足典型的机器控制需求,同时通过应用工业物联网(IIoT)功能等最新创新,为应对当前商业环境中的最新挑战提供了新的选择。采用这些先进技术有助于oem和最终用户在改善合作关系的同时应对这些挑战和其他挑战。

图1:OEM设备变得越来越复杂,通过正确的开放和安全的自动化技术,它可以解决传统的和最新的性能问题。礼貌:爱默生

图1:OEM设备变得越来越复杂,通过正确的开放和安全的自动化技术,它可以解决传统的和最新的性能问题。礼貌:爱默生

适应,克服供应链约束

供应链问题为企业带来挑战设计及机器操作.在设计阶段,开发人员可能会发现很难找到各种组件和智能设备。一旦投入生产,由于材料来源的变化和制造需求的改变,组件可能需要迅速更改,否则生产输出可能会陷入不合理的停顿。

当设计人员选择基于开放硬件、软件和通信标准的自动化平台时,他们最适合将灵活性集成到机器控制中(图2)。这将创建更多的开放系统,并在供应链问题限制可用性时允许组件替换。

例子包括:

  • 配备千兆以太网和集成以太网交换的设备。

  • 提供IEC 61131和更现代的编程语言的开发环境。

  • 本机,预授权,支持基于开放标准的工业协议,如安全OPC UA, Profinet, Modbus TCP, IO-Link和DNP3。

使用公共工具集配置的具有可伸缩运行时的开放平台为设计人员提供了选择最可用的任何设备以满足需求的灵活性。在机器启动并运行后,这些功能可以帮助设计人员进行实时更改,以优化操作,降低风险并提高竞争力。

图2:当构建在支持千兆以太网和集成交换的平台上,以及对开放标准和协议的本地支持,以及现代编程功能时,机器自动化架构可以紧密协调。礼貌:爱默生

图2:当构建在支持千兆以太网和集成交换的平台上,以及对开放标准和协议的本地支持,以及现代编程功能时,机器自动化架构可以紧密协调。礼貌:爱默生

与控制员匹配劳动技能

虽然传统的IEC 61131工业编程语言仍然具有相关性,但随着下一代工人进入工程和维护劳动力队伍,正在发生转变。新员工更有可能熟悉现代编程语言,比如C/ c++和Python。高级应用程序,如利用机器学习(ML)或人工智能(AI)进行数据聚合和分析,最好使用这些语言实现。

其他当代编程方法包括利用可移植的代码库,这促进了可重用、可扩展和可维护的编码实践。基于标记的编程、用户定义的数据类型(UDT)和用户定义的函数块(UDFB)使用通用的自动化工具集和广泛的内置函数库实现,便于代码标准化、快速部署和降低风险。

能够抵御网络攻击的自动化系统

随着自动化平台变得越来越智能,与高级系统和互联网的联系越来越紧密,网络安全问题变得至关重要。为了降低网络攻击的风险并提供适当的保护,必须在每一层都内置安全系统,包括:

  • 产品供应链(使用工具验证产品未被篡改,以及产品中使用的组件的可追溯性)

  • 硬件启动系统

  • 核心操作系统服务

  • 软件应用程序

  • 通信和网络。

现代自动化平台的关键特征之一围绕着开放连接。然而,开放连接只有在得到设计上的完全安全的补充时才能最有效。

与自动化发展的步伐相匹配

传统的可编程逻辑控制器(PLC)和可编程自动化控制器(PAC)控制是成熟的,仍然是必不可少的,但新技术不断出现,并改变解决自动化问题的基本方法。不过,并不是所有的新技术都能经受住时间的考验。原始设备制造商和终端用户可能会纠结于如何最好地利用现有的优势,而不用永远担心过时。

跟上这一演变最可靠的方法是与供应商合作,提供完整的自动化产品组合,包括plc和pac,并扩展到边缘网关、边缘控制器和边缘工业pc(图3)。完整的产品组合如何让原始设备制造商跟上步伐?使用基于开放通信的协调控制和计算软件,支持原始设备制造商和最终用户所需的数据标准化、分析、协议转换和连接计划。

使用这些组件,设计人员可以部署新的机器,并在传统的自动化孤岛之间建立桥梁。可适应连接有两种重要的应用方式。首先,对OPC UA和其他以太网工业协议的支持使机器之间以及与监控系统之间的通信变得容易。其次,对于具有较大的全厂分布式控制系统(DCS)的加工厂,支持NAMUR开放标准模块类型包(MTP)意味着机器-是否由自动化plc, pac或边缘控制器-与DCS集成。这是在混合工业和过程工业中使用机械的公司的普遍要求。

图3:艾默生CPL410边缘控制器是广泛的硬件和软件组合的一部分,使原始设备制造商和最终用户能够创建可扩展到任何规模的自动化解决方案。礼貌:爱默生

图3:艾默生CPL410边缘控制器是广泛的硬件和软件组合的一部分,使原始设备制造商和最终用户能够创建可扩展到任何规模的自动化解决方案。礼貌:爱默生

OEM与终端用户合作

开放和安全的自动化可以单独帮助OEM和最终用户,也可以相互合作。它将原始设备制造商从销售机器提升到提供一系列有价值的服务。它还加速了终端用户优化和协调所有操作的努力,同时扩大了他们的支持选项。

采用现代机器控制平台的原始设备制造商可以为客户提供先进的工业物联网解决方案,使双方能够使用实时数据监控和支持设备,并应用基于分析的优化。oem还能够提供无工具的全面应用程序部署、更新、标准化设备调优以及安全的远程固件更新。本地通信身份验证和加密确保这些活动保持安全。集成知识产权锁帮助oem部署其最先进的开发。

最终用户可以轻松访问有价值的运营数据,并通过安全的工业物联网连接让他们的原始设备制造商保持机器以最佳效率运行,从而获得安心。许多用户发现,如果他们的机器被安装成独立的孤岛,就不能提供完整的功能或价值,但通常很难正确地集成许多不同的品牌和型号。现代机器控制平台使用基于开放标准的通信和MTP等功能,使最终用户能够集成许多不同的机器和子系统,以获得更全面的操作视图和见解。

开发更强大的机器控制

对于机器控制来说,仅仅关注每台机器的生产、质量和正常运行时间等传统挑战已经不够了。oem及其终端用户客户面临着额外的外部压力,这些压力与供应链中断、招聘和留住合格人员以及抵御网络攻击有关。

通过采用现代自动化平台和技术,包括高性能紧紧型控制器,结合广泛的本地开放连接支持,当代编程能力和内置安全性。这有助于oem和最终用户克服这些和其他挑战。他们还可以通过创建新的工作模型来实现高效的全工厂集成、ML和AI技术的实施以及改进的远程支持,为未来的挑战做好准备。

哈特曼达雷尔pac系统控制产品主管是在爱默生公司的机器自动化解决方案业务。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

更多的答案

关键词:机床控制,原始设备制造商

在线

参见更多离散制造故事//www.globalelove.com/discrete-manufacturing/

考虑一下这个

你在干什么如何改善你们工厂的机器控制?


作者简介:Darrell Halterman是艾默生机器自动化解决方案业务PACSystems控制器的高级产品经理,他还负责该组合的控制解决方案现代化战略。他喜欢与客户一起寻找正确的现代化战略,以自动化的最新进展来增强他们现有的控制解决方案。