移动控制和监控的系统集成:问题和答案

封面故事:可靠的无线功能促进了移动监测和控制。专家解释了移动性为什么以及如何帮助自动化和控制应用。

通过马克·霍斯克 4月11日

移动监控和控制功能正在与自动化、控制和其他工厂地面系统集成。下面，专家小组回答了有关无线自动化和控制的问题。专家是:

丹尼尔·e·卡帕诺CWSP, CWNA, GROL, Diversified Technical Services Inc.，康涅狄格州斯坦福德控制工程编辑顾问委员会成员．
罗伯特Jardel，控制工程师，和约翰·g·尼尔，装配和服务领班，加维公司。
特拉维斯考克斯，销售工程联席总监，归纳自动化
Barbora PlaminkovamySCADA Technologies的myMobile软件获得了2017年工程师选择奖的软件-控制、自动化、仪器仪表类的移动应用程序。

控制工程(CE):请给出至少一个移动技术(移动工业计算机、平板电脑、智能手机)正在使用或正在考虑用于监测或控制的应用例子。

Capano:康涅狄格州斯坦福德的斯坦福德水污染控制管理局(SWPCA)正在考虑使用平板电脑来方便工厂运行的移动监测。这显然将在无线基础设施扩展之后，在监控和数据采集(SCADA)升级之后以无线方式实现。

Jardel:加维在整个设施中使用移动技术。大约一年前，我加入公司，帮助Garvey将控制工作纳入内部。除了需要支持Garvey客户之外，还有其他需要注意的事情。

过去，装配工和技术人员在测试产品性能时会手动收集数据。然后，这些信息将转手并在多个部门之间传递，有时这些信息具有时效性，使过程进一步复杂化。Garvey的员工必须来回走到主面板上调整变频驱动器(VFD)的速度，然后必须回到机器上监控产品。如果速度不行，他们就得回到面板上。解决方案很简单，重新编程可编程逻辑控制器(PLC)，并给员工一台苹果iPad。

现在，员工可以站在机器前“飞行”地改变速度;传统上需要两个人完成的工作现在可以由一名技术人员在十分之一的时间内完成。除了使用方便之外;当他们最终拨入正确的速度时，只需点击一个按钮，信息就可以在加维网络上提供给所有人，包括工程师、提案和销售。

尼尔:有了这样一个可重复和用户友好的系统在加维到位，提高机器设计精度所需的文件现在是现成的。

考克斯:移动性的最佳示例是为高尔夫球场、体育场馆、度假村、公共公园等提供服务的应用程序，该应用程序能够监视和控制它们的灌溉系统和泵站。在这种情况下，数据都是远程的，没有人能接近plc。plc通过蜂窝通信到一个集中的系统，操作员拥有的唯一接入方式是移动电话。有了这个应用程序，他们可以监控当前状态、告警、趋势历史数据等等。我们看到很多客户使用移动设备来监控远程设备并提供服务。另一个例子与工厂车间的故障排除有关。我们已经看到客户使用智能手机不仅可以获取重要的机器信息，还可以与他人交流并分享过程的视频片段。

通常这些应用程序处理的是监控数据，而不是太多的控制(因为安全性是一个大问题)。

Plaminkova:移动软件可以用在很多方面。水电站的可视化(图)使得在任何地方都可以控制生产成为可能，这可以节省资金。(没有人必须亲自到场。如果发生任何事情，系统会自动向移动平板电脑发送短信/电子邮件，操作员、经理或所有者立即知道正在发生什么事情)。它还节省时间，因为不需要常规控制。这家水电站的业主过去经常开车到现场检查电站是否正常运行。

CE:取得的或预期的利益是什么?

Capano:人们相信，使用移动设备可以减少至少一半的时间。从现场在内部服务器上查找操作和维护(O&M)数据的能力，然后在库存中定位部件将是实现这一目标的方法之一。这也将使运营商能够实时监控并最终控制工厂流程，从而能够更快地响应几乎来自任何地方的异常或紧急情况。安全性和访问控制将可从移动设备访问。

Jardel:约翰·尼尔和我一起日复一日地研究这个移动项目;正如你可以想象的那样，一开始，把它展示给高层管理人员和销售人员并不受欢迎。为什么?最明显的原因是:“不要修理没有坏的东西”，“我们一直都是这样做的”，“这要花多少钱!?”我们最终得到了所有的批准，几分钟内，加维技术人员就加入了，几天内，其余的工程人员都订阅了，几周内，销售团队试图将其作为标准套餐的一部分提供给客户。

尼尔:从长远来看，我们希望使用移动系统来提高客户日常操作的效率，以及包装机生产线的重复性和准确性。

考克斯:最大的好处是自带设备的心态。每个人都有智能手机，都想访问数据。它还允许需要数据的人快速查看。

Plaminkova:如前所述，最重要的好处是节省时间和成本，还可以在任何地方控制生产，这带来了宝贵的优势。当太阳能发电厂超负荷运转时，它会自动关闭。如果发生这种情况，工厂是没有生产的，直到有人去那里检查。这种延迟在移动软件中永远不会发生，因为系统会通知发生事故。

CE:这些资产是否应该集成到现有的自动化和控制中，或者以其他方式传递数据或信息?为什么?

Capano:这些设备将在围栏内使用基于开放标准的新的或现有无线基础设施集成到现有系统中。在围栏之外，唯一的选择是蜂窝网络，尽管任何Wi-Fi连接都允许VPN连接回工厂。

Jardel:当然，如前所述，移动功能使任何涉及操作员的流程变得无缝。面板并不总是位于用户最友好的区域，这使得这项技术非常有用。对于这样的东西，投资回报率(ROI)是几周到几个月，最终用户基本上是在考虑一个支持web的HMI的成本和一些工程时间来设置它。(这一估计是基于使用更先进的控制系统;遗留系统需要更多的工作。)

考克斯:出于安全原因，这些资产应该使用中间件(如MQTT，它是消息队列遥测传输)进行信息通信。他们不应该直接与自动化或控制系统对话，特别是当我们想从任何地方(不仅仅是工厂车间)获得这些数据时。

Plaminkova:该应用程序已经集成到工业和家庭自动化行业。有可能监测和控制生产，看到趋势，并适应他们成为领先的竞争对手。

CE:移动监控应该与其他系统集成到什么程度，如何集成?

Capano:移动监控应作为常规控制系统的补充实施，而不是替代。无线显然是集成的媒介。

Jardel:安全始终是一个问题;然而，这些级别的远程监控对最终用户的风险很小。可以实现安全级别，限制某些信息的管理，大多数HMI软件提供单选按钮，点击即可配置这些设置。此外，可以将访问限制在本地网络，进一步降低安全风险。

维护也将受益于移动监控;操作人员可以实时访问他们的设备。任何一个企业主都知道，当一台机器运行时，它就在赚钱;如果机器不运转，那就是在花钱。想象一下，如果一个操作员收到手机的警报，说传感器-100失去了通信，然后走过去发现它被叉车撞了，几分钟内传感器就被换掉了，机器又恢复运行了。

考克斯:数据收集和监控是移动性的完美应用。由于信息是只读的，因此风险较低。能够看到你的数据有很大的好处。然而，控制带来了许多安全问题，特别是在利用云时。公司还必须提供基础设施以实现移动性。

Plaminkova:手机和平板电脑的使用在日常生活中非常普遍。我们相信，控制发电厂和生产线或其他任何东西都可以成为任何人日常生活的一部分，他们希望在办公室或工厂花更少的时间，但仍然需要对技术有一个总体的了解。

CE:关于移动监控系统集成，您还有什么建议?

Capano:做好功课。只使用开放的标准设备和系统;避免使用专有系统，除非您打算自始至终安装一个完整的供应商解决方案。否则，坚持开放标准以允许未来的扩展并大大降低成本。专有=过高的成本/复杂性。

Jardel:我想对任何考虑实施这项技术的控制工程师说，要全身心投入。我们是需要即时信息的一代人;带着这种心态，我们的下一波教练，我们需要准备好满足他们的需求。这项技术将成为未来几年的规则，而不是例外。销售团队花时间了解远程监控的额外好处，销售人员在第一线，如果他们能就这个问题进行明智的发言，最终用户可能更倾向于在工厂中使用移动技术。大多数客户甚至不知道这项技术的存在，更不用说他们可能会将其用于他们的设施。

考克斯:我能给出的最好建议是“安全第一”。确保您在尝试向更多人获取数据时不会将自己暴露在风险中。使用提供传输层安全性(TLS)和访问控制列表的中间件，如MQTT。确保数据正在向上发送，并且在大多数情况下是只读的。您不希望设备直接与工厂地面通信。

Plaminkova:不要害怕使用这种现代的监控方式。技术(应用程序等)已经为此做好了准备，所以要利用它，成为先驱者之一。

由内容经理马克·霍斯克编辑，控制工程， CFE传媒，mhoske@cfemedia.com．

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