Working Smarter by IoT & Digital Transformation

Công nghệ : làm sao để tích hợp IT/OT ?

0 422

Kỹ sư I&C và vai trò của I&C trong các dự án hội tụ IT-OT

Kỹ sư C&I – Control and Instrumentation Engineer là kỹ sư Đo lường Điều khiển hay Kỹ sư Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa có nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế, vận hành các hệ thống tự động; thực hiện điều khiển và tự động hóa các dây chuyền sản xuất công nghiệp trong các nhà máy; thiết kế, chế tạo và điều khiển robot, SCADA ; quản lý sản phẩm tại các công ty trong và ngoài nước kinh doanh về các thiết bị điện tử tự động;…

Việc áp dụng Công nghệ thông tin (IT) vào I & C (Tạm thời gọi là OT – Operational ) là một quá trình dần dần, không phải là một cuộc cách mạng. Một sự thật thú vị là quá trình này đã diễn ra trong hơn 20 năm. Bộ phận I & C chăm sóc cơ sở hạ tầng hoạt động đã có kinh nghiệm với IT nên không phải lo lắng về các dự án chuyển đổi số (Digitalization) và IoT công nghiệp (IIoT). Những người làm IT muốn làm việc với các bộ phận I & C về chuyển đổi số (Digitalization) và IIoT phải làm quen với các công nghệ và tiêu chuẩn của I & C và cách sử dụng IT trong I & C.

Vậy tại sao IT đôi khi được sử dụng và đôi khi không, và IT được sử dụng trong I & C như thế nào? Dưới đây là những chia sẻ của Jonas Berge – Giám đốc công nghệ tự động hóa của Emerson.

Hội tụ công nghệ IT/OT

Software hội tụ IT / OT IT đề cập đến việc áp dụng Công nghệ thông tin và truyền thông (IT-TT) trong cơ sở hạ tầng vận hành Thiết bị & Điều khiển (I & C) được sử dụng trong tự động hóa nhà máy. Chẳng hạn, hầu hết các nhà máy đều sử dụng Ethernet, Wi-Fi, IP và Windows trong hệ thống điều khiển của họ từ hơn 20 năm trước. Tuy nhiên, các nhà máy, giống như nhà và văn phòng, cũng sử dụng công nghệ mạng khác vì Ethernet và IP không phù hợp với nhiều sản phẩm.

Lưu ý rằng sự hội tụ IT / OT không có nghĩa là các bộ phận IT và I & C phải hợp nhất, họ sẽ chống lại nỗ lực thực hiện điều đó. Một bài luận trước đó đã giải thích điều này và cách các nhà máy thay vào đó thực hiện tích hợp IT / OT giữa các hệ thống và sự hợp tác IT / OT giữa các bộ phận cho các dự án số hóa và IIoT của họ.

Hầu hết việc chuyển đổi số (Digitalization) có thể được thực hiện chỉ bởi I & C nhưng IIoT có thể yêu cầu sự hợp tác giữa các bộ phận I & C và IT

Kỹ sư I&C cần biết về IT

IT đã được sử dụng trong I & C trong hơn 40 năm, ví dụ như kết nối mạng RS232 và RS485 và modem Bell 202, tất cả đều có nguồn gốc bên ngoài các nhà máy vào những năm 60 . Các kỹ sư I & C có kiến ​​thức chuyên sâu về cảm biến, bộ truyền động, hiệu chuẩn, mạng dụng cụ, điều khiển, SCADA, Software tự động hóa, Software theo dõi tình trạng và OPC, v.v. Làm việc chặt chẽ với các hoạt động họ cũng biết nhiều về thiết bị xử lý và bản thân quy trình. Bí quyết này là chìa khóa trong việc lựa chọn và hỗ trợ các cảm biến, mạng và Software được sử dụng để chuyển đổi số (Digitalization) về cách thức vận hành và bảo trì của nhà máy.

Hệ thống điều khiển đã sử dụng Ethernet, TCP / IP và Windows từ những năm 1990 nên các kỹ sư hệ thống điều khiển rất quen thuộc với các công nghệ này và có thể xử lý chúng rất tốt. Điều này bao gồm các giao thức liên quan như bảo mật TLS / SSL và 802.1x và gán địa chỉ DHCP, v.v. Các kỹ sư của I & C hỗ trợ các thiết bị IP với các cập nhật bảo mật, v.v. không thấy cho các thiết bị RS485.

Các kỹ sư của I & C đã sử dụng Windows, Ethernet và TCP / IP, v.v. trong hơn 20 năm

Kiểm soát máy chủ hệ thống và máy trạm sử dụng Windows. Mạng điều khiển sử dụng các bộ chuyển mạch và bộ định tuyến IP và Ethernet, v.v. Do đó, các kỹ sư hệ thống điều khiển đã quen thuộc với các công nghệ này, do đó không cần phải lo lắng về việc áp dụng IT trong I & C cho số hóa và IIoT.

Sự khác biệt giữa cách Ethernet được sử dụng trong IT và I & C chủ yếu là trong các giao thức ứng dụng mà nó mang theo. Thuật ngữ Ethernet công nghiệp đôi khi được sử dụng. Cơ sở hạ tầng cáp vật lý là như nhau. I & C sử dụng các giao thức ứng dụng cụ thể có hỗ trợ kiểm soát thời gian thực và Quản lý thiết bị thông minh .

Các ví dụ khác về IT trong I & C bao gồm sử dụng Bluetooth và USB trong các công cụ cấu hình cục bộ. Một ví dụ khác là HTML5 cho giao diện người dùng đồ họa độc lập với hệ điều hành. Các kỹ thuật viên thiết bị không quen thuộc với Ethernet và TCP / IP như các kỹ sư hệ thống vì hầu hết các thiết bị như cảm biến và bộ truyền động không sử dụng các công nghệ này mặc dù một số thiết bị được cấp nguồn riêng như một số loại máy đo lưu lượng và máy phân tích đi kèm với cổng Ethernet. Cảm biến và thiết bị truyền động sử dụng công nghệ mạng khác.

Hướng dẫn ứng dụng IT trong Automaton

Mặc dù Ethernet, Wi-Fi và IP được sử dụng trong I & C từ hơn 20 năm qua, tuy nhiên có những khác biệt trong cách sử dụng các công nghệ này. Bộ phận IT cần lưu ý về cách I & C sử dụng IT và ngược lại. Dưới đây là một vài cân nhắc cho những người làm IT muốn hiểu cách sử dụng IT trong I & C. Một vài trong số đó là lời giải thích của tôi về các yêu cầu trong bài viết về vị trí nhóm người dùng NAMUR “Một hệ thống truyền thông Ethernet cho ngành công nghiệp process”.

Phân cấp : Thực sự có hai loại thiết bị I & C. Một số thiết bị I & C như bộ điều khiển DCS, PLC và động cơ, vv được lắp đặt trong nhà, thường ở trong cùng một phòng, thường có điều hòa. Các thiết bị này cũng như máy chủ và máy trạm sử dụng Ethernet thông thường. Loại thiết bị I & C thứ hai là các thiết bị hiện trường (field) như máy phát, máy phân tích, lưu lượng kế và van điều khiển được lắp đặt ngoài trời trong nhà máy, trải dài trên một khu vực địa lý rộng lớn, thường là trong khu vực nguy hiểm có khả năng gây nổ. Và các thiết bị này không sử dụng Ethernet .

Giao thức: Ethernet và IP, nói rộng ra, chỉ là một phần của dây. Ethernet, Wi-Fi và IP không cung cấp khả năng tương tác hoặc khả năng thay thế lẫn nhau. Một giao thức ứng dụng tiêu chuẩn là cần thiết để giao tiếp dữ liệu có thể tương tác và các thiết bị có thể hoán đổi cho nhau.

Các giao thức ứng dụng tiêu chuẩn được sử dụng cho I & C khác với các giao thức trong IT. Các thiết bị cơ sở hạ tầng hoạt động sử dụng các giao thức ứng dụng như Modbus / TCP, EtherNet / IP, FOUNDATION fieldbus HSE, HART-IP hoặc PROFINET, v.v … tất cả đều chạy trên Ethernet và IP.

Lưu ý rằng tất cả các giao thức này có thể chia sẻ cùng một cáp Ethernet, nhưng không tương thích với nhau. Thiết bị EtherNet / IP không thể trao đổi thông tin với thiết bị PROFINET. Do đó, các nhà máy có xu hướng tiêu chuẩn hóa trên một giao thức ứng dụng càng xa càng tốt.

Nhiều thiết bị Ethernet công nghiệp hỗ trợ nhiều giao thức để tương thích với càng nhiều hệ thống càng tốt. Đối với các chức năng IT như duyệt web, truyền tệp, email và hội nghị video, các giao thức chuẩn là HTTP, FTP, SMTP, POP, SIP và H.323, v.v.

Bạn cần chú ý với các giao thức ứng dụng độc quyền cho Ethernet. Chỉ cần xác định mạng Ethernet Ethernet và TCP / IP sẽ không đảm bảo các hệ thống và thiết bị sẽ hoạt động cùng nhau. Rất cần thiết chỉ định một lớp ứng dụng tiêu chuẩn chung, chẳng hạn như Modbus / TCP, PROFINET, EtherNet / IP, FOUNDATION fieldbus HSE hoặc HART-IP.

Một điểm khác biệt nữa là các giao thức I & C có xu hướng sử dụng nhiều giao tiếp UDP hơn trong khi các giao thức IT sử dụng nhiều TCP hơn. Điều này là do các giao thức I & C chủ yếu giao tiếp các biến quy trình động và vì chúng liên tục thay đổi nên việc truyền lại các giá trị cũ nếu gói tin bị mất, thay vào đó, giá trị mới được thay th tức thì.

 

Các giao thức chuẩn cho các chức năng quản lý mạng bao gồm DHCP, SNMP, PING, DNS và NTP / SNTP, DSCP, 802.1p, 802.1Q, v.v. Tuy nhiên, hầu hết các giao thức ứng dụng IT như trong hệ thống ERP và hệ thống điện thoại IP văn phòng là độc quyền. Nhiều thành phần cơ sở hạ tầng IT cũng sử dụng các giao thức quản lý độc quyền. Đây là lý do tại sao mỗi nhà cung cấp thành phần cơ sở hạ tầng IT có Software quản lý mạng riêng.

Trong khi đó một số giao thức ứng dụng I & C yêu cầu các bộ chuyển mạch Ethernet hỗ trợ các giao thức PTP và IGMP của IEEE 1588 để hỗ trợ đồng bộ hóa thời gian chính xác và tối ưu hóa việc sử dụng rộng rãi truyền thông đa hướng.

Thiết bị hiện trường (field) : Ngày nay Ethernet được sử dụng trong các thiết bị I & C cấp cao hơn như hệ thống con I / O, cổng, bộ điều khiển và motor tốc độ thay đổi, v.v. Ethernet thông thường không phù hợp với thiết bị hiện trường (field) vì một số lý do bao gồm khoảng cách xa và tính không thực tế đặt các thiết bị chuyển mạch Ethernet trong lĩnh vực này. Do đó, nhóm NAMUR yêu cầu một giải pháp hai dây cho các thiết bị hiện trường (field) tương tự như field bus. Sự phát triển đang diễn ra này được gọi là Lớp vật lý nâng cao (APL), được giải thích bên dưới.

Kết nối : Các thiết bị APL trong tương lai sẽ sử dụng các đầu nối vít chắc chắn giống như field bus. Đầu nối RJ45 kiểu IT quá mỏng manh và dễ sử dụng trong thiết bị I & C ngoài trời.

Cũng lưu ý rằng điều khiển chuyển động có các yêu cầu cực kỳ chặt chẽ về thời gian đáp ứng và cập nhật đẳng thời (chính xác định kỳ). Do đó, các thiết bị điều khiển chuyển động có thể sử dụng Ethernet nhưng không phải IP. Một số bộ điều khiển chuyển động sử dụng cáp Ethernet và đầu nối RJ45 nhưng thực tế nó không phải là Ethernet. Do đó, các thiết bị điều khiển chuyển động có thể không thể sử dụng các bộ chuyển mạch Ethernet thông thường.

Khu vực nguy hiểm : Các thiết bị APL trong tương lai có thể an toàn về bản chất như một hình thức chống cháy nổ giống như các thiết bị field bus để sử dụng trong khu vực nguy hiểm 0 với giải pháp tương tự FISCO. Thiết bị IT thông thường có thể gây ra tia lửa điện sẽ đốt cháy các loại khí dễ cháy có thể có trong nhà máy. Các thiết bị I & C như RTU sử dụng cáp Ethernet thông thường đôi khi được cài đặt trong khu vực 2. Trong field hợp này, đảm bảo thiết bị có chứng nhận khu vực nguy hiểm. Loại chứng nhận này không được nhìn thấy cho các thiết bị IT.

EMI / RFI : Các thiết bị APL trong tương lai có thể đáp ứng các yêu cầu EMC giống như các thiết bị field bus. Môi field thực vật trong nhiều ngành công nghiệp có tiếng ồn điện nghiêm trọng hơn nhiều so với môi field gia đình hoặc văn phòng.

SIS : Các thiết bị được sử dụng trong Hệ thống thiết bị an toàn (SIS) cần sử dụng giao thức ứng dụng đáp ứng các yêu cầu giao thức an toàn của tiêu chuẩn IEC 61508. Đó là, đây là cho các thiết bị tiết kiệm cuộc sống và bảo vệ môi field.

Tích hợp : Các công cụ field I & C phải đi kèm với tệp Mô tả thiết bị để làm cho tất cả thông tin có thể truy cập mà không cần cài đặt bất kỳ Software trình điều khiển thiết bị nào. Các giao thức ứng dụng field bus-HSE của HART-IP, PROFINET và FOUNDATION hỗ trợ các tệp EDDL và FDI. Đối với IT, việc cài đặt Software trình điều khiển thiết bị cho máy in mới và thậm chí khởi động lại máy tính là chấp nhận được, nhưng đối với I & C, cài đặt trình điều khiển thiết bị hoặc khởi động lại máy tính là không được phép trừ khi quay vòng cách nhau nhiều năm. Đây là lý do tại sao các tệp EDDL được sử dụng thay thế.

Cấu hình : Ngoài việc sử dụng các giao thức ứng dụng tiêu chuẩn, I & C yêu cầu các thiết bị tuân thủ Cấu hình thiết bị  là bộ thông tin tiêu chuẩn trong thiết bị. Ví dụ, giao thức Foundation Fieldbus HSE có các cấu hình thiết bị cho các thiết bị xử lý chung như máy phát áp suất, nhiệt độ và lưu lượng cũng như van bật tắt và bộ định vị van điều khiển, EtherNet / IP và PROFINET có cấu hình thiết bị cho các thiết bị tự động hóa nhà máy như bộ mã hóa, cảm biến tầm nhìn, đầu đọc mã vạch, bộ điều khiển chuyển động, khoảng cách laser và ổ đĩa. Hồ sơ đảm bảo cung cấp một bộ chức năng đã thỏa thuận và giúp tích hợp và thay thế thiết bị dễ dàng hơn. Hồ sơ I / O tiêu chuẩnchẳng hạn như những người trong field FOUNDATION HSE, PROFINET và EtherNet / IP cho phép đầu vào và đầu ra của thiết bị được truy cập ngay cả khi không sử dụng các tệp EDDL hoặc FDI. Điều này cho phép các thiết bị I & C được thêm vào hệ thống mà không cần cài đặt Software trình điều khiển thiết bị – điều này như được giải thích ở trên là không được phép. Hơn nữa, không có tệp nào phải được lấy nên không có độ trễ tìm kiếm tệp. Các tiêu chuẩn FF-HSE, PROFINET và EtherNet / IP cũng bao gồm các số được gán liên quan đến vận hành (công ty, thiết bị) và ngữ nghĩa (đơn vị đo lường, loại dữ liệu).

Lập lịch : Nhiều ứng dụng I & C là thời gian thực và nhiệm vụ quan trọng. Dữ liệu không quan trọng không được can thiệp vào dữ liệu quan trọng. Do đó, các giao thức ứng dụng hiện đại được sử dụng trong I & C như FF-HSE, PROFINET và EtherNet / IP được đồng bộ hóa theo thời gian và sử dụng trọng tài theo lịch trình (Modbus / TCP và HART-IP không). Do đó, dữ liệu phi thời gian thực không can thiệp vào việc truyền dữ liệu đo lường và truyền động thời gian thực. Loại chậm do tắc nghẽn thường thấy trong các mạng IT vốn chỉ là sự bất tiện không thể chấp nhận được trong I & C khi hậu quả có thể là sự cố hoặc ngừng hoạt động của nhà máy.

Khả năng hoán đổi cho nhau : Cấu hình IO và Cấu hình thiết bị tiêu chuẩn , chẳng hạn như các cấu hình trong field FOUNDATION HSE, PROFINET và EtherNet / IP cũng cho phép thay thế thiết bị I & C bằng một mô hình hoặc phiên bản khác mà không cần dùng tuốc nơ vít, mà không cần chạm vào máy tính. Đó là, không có Software trình điều khiển thiết bị phải được cài đặt – như đã giải thích ở trên là không được phép. Không có tập tin phải được lấy vì vậy không có sự chậm trễ tìm kiếm các tập tin. Và không cần cấu hình thiết bị nên công nghệ thiết bị không cần phải được phép truy cập hệ thống điều khiển. Cài đặt Software trình điều khiển thiết bị hoặc trong một số field hợp thậm chí khởi động lại máy tính cần thiết cho máy in mới có thể được chấp nhận cho IT nhưng không phải cho I & C.

Quản lý cảnh báo chẩn đoán thiết bị : Các nhà máy có nhiều ngàn thiết bị hiện trường (field) như cảm biến và thiết bị truyền động thuộc nhiều loại từ hàng chục nhà cung cấp. Có thể hai đơn đặt hàng lớn hơn so với các loại máy in. Vì lý do này, các thiết bị I & C phải báo hiệu trạng thái của chúng theo khuyến nghị NAMUR NE107 để có thể quản lý cảnh báo chẩn đoán thiết bị sao cho chúng chỉ được chuyển đến những người cần chúng, tránh lũ báo động phiền toái cho người khác và chúng được hiển thị trong cách nhất quán bất kể thiết bị nguồn.

An ninh mạng : Hệ thống kiểm soát công nghiệp (ICS) tuân theo các tiêu chuẩn bảo mật ICS cụ thể như ICS-CERT thay vì tiêu chuẩn US-CERT cho IT và IEC 62443 khác với tiêu chuẩn IEC 27001 cho IT. Ngoài ra, tiêu chuẩn NERC CIP áp dụng riêng cho ngành điện. Các nhà máy thường yêu cầu các thiết bị I & C sử dụng IP phải được kiểm tra và chứng nhận các yêu cầu bảo mật của ISASecure hoặc Wurldtech Achilles.

Dự phòng backup : Nhiều ứng dụng I & C là nhiệm vụ quan trọng. Lỗi của một thiết bị hoặc giao tiếp có thể dẫn đến một sự cố hoặc tổn thất sản xuất tốn kém. Do đó, các hệ thống điều khiển như DCS có bộ điều khiển dự phòng và dự phòng đầy đủ trên mạng điều khiển Ethernet của chúng để đảm bảo tính khả dụng. Toàn bộ dự phòng phong cách DCS phong cách DCS có nghĩa là:

· Có một mạng chính và phụ với các bộ chuyển đổi mạng độc lập

· Đối với một thiết bị như bộ điều khiển, có một cặp dự phòng: chính và phụ

· Chính và phụ của thiết bị, mỗi cổng có hai cổng: A và B

Đó là, mạng LAN kép, cổng kép, tổng số 4 cổng trên một thiết bị dự phòng. Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) thực hiện bằng các giao thức ứng dụng độc quyền qua Ethernet và IP. Các bộ điều khiển logic lập trình (PLC) thường không có dự phòng toàn bộ kiểu DCS của phong cách DCS; chỉ là một mạng cấu trúc liên kết vòng không phải là dự phòng thực sự vì có những điểm thất bại duy nhất. FOUNDATION fieldbus HSE là giao thức ứng dụng Ethernet công nghiệp tiêu chuẩn duy nhất hỗ trợ dự phòng đúng kiểu DC DCS với hai mạng hoàn toàn độc lập, cặp thiết bị dự phòng và cổng Ethernet dự phòng để sẵn sàng cao nhất. STP kiểu IT không phải là dự phòng thực sự và do đó không đủ cho các ứng dụng I & C.

Vòng đời : Các thiết bị I & C dự kiến ​​sẽ duy trì hoạt động trong hơn 20 năm. Loại lỗi thời nhìn thấy trong IT với máy in và các thiết bị khác sẽ không còn sản xuất chỉ sau một vài năm, được thay thế bằng một mô hình hoàn toàn mới, không được chấp nhận cho thiết bị I & C.

Khả năng tương thích : Các thiết bị I & C có xu hướng chỉ sử dụng các giao thức tiêu chuẩn cho các chức năng quản lý mạng như DHCP, SNMP, PING, DNS và SNTP, không có các giao thức quản lý độc quyền được sử dụng trong các thiết bị cơ sở hạ tầng IT. Vì lý do này, các hệ thống I & C không sử dụng các công cụ quản lý mạng giống như các hệ thống IT. Các hệ thống điều khiển đôi khi được triển khai với máy chủ OPC giao thức SNMP để chúng có thể theo dõi tình trạng mạng từ Software như Historian.

Chứng nhận : Các thiết bị I & C sử dụng Ethernet được dự kiến ​​sẽ có khả năng tương tác độc lập được kiểm tra và chứng nhận cho giao thức ứng dụng như HART-IP, FOUNDATION fieldbus-HSE, PROFINET hoặc EtherNet / IP, v.v. giống như các đối tác field bus của chúng.

Fieldbus

Ethernet thông thường không phù hợp với các thiết bị nhỏ đơn giản như bàn phím, chuột, ổ đĩa flash, điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy ảnh, máy quay video, đồng hồ thông minh, ổ đĩa dự phòng và trình phát phương tiện, v.v. đó là lý do tại sao các thiết bị này sử dụng USB thay vì Ethernet. Cáp Ethernet và chuyển mạch Ethernet cho các thiết bị này sẽ không thực tế. Và họ cũng không sử dụng IP.

Tương tự, Ethernet thông thường cũng không được sử dụng cho các thiết bị hiện trường (field) trong nhà máy. Sẽ không thực tế khi chạy cáp Ethernet đến từng trong số hàng ngàn thiết bị hiện trường (field) trong một nhà máy và quá nhiều công tắc Ethernet sẽ được yêu cầu, v.v. Đây là lý do tại sao bạn không thể mua bộ truyền áp suất hoặc nhiệt độ hoặc bộ điều khiển van định vị bằng Ethernet. Trên thực tế, hầu hết các nhà máy vẫn sử dụng tín hiệu tương tự 4-20 mA và tín hiệu tắt riêng cho các thiết bị hiện trường (field) của họ. Tuy nhiên, các nhà máy kỹ thuật số sử dụng mạng truyền thông field bus kỹ thuật số cho các thiết bị hiện trường (field) của họ.

Các nhà máy kỹ thuật số sử dụng field bus cho các thiết bị hiện trường (field) của họ

Một field bus kỹ thuật số đầy đủ như field bus FOUNDATION H1 và PROFIBUS-PA chỉ sử dụng một cặp dây duy nhất cho cả cung cấp điện và giao tiếp. Một số lượng lớn tín hiệu chia sẻ cùng một cặp dây . Điều này được gọi là một hệ thống hai dây, cung cấp năng lượng vòng hoặc cung cấp năng lượng xe buýt. Giải pháp về bản chất là an toàn vì vậy nó cũng được sử dụng trong các khu vực nguy hiểm, Hơn nữa, không cần phải chuyển đổi mạng. Điều này làm cho việc cài đặt rất đơn giản và chi phí thấp cho hàng ngàn dụng cụ hiện trường (field) trong một nhà máy.

Giống như công nghệ kỹ thuật số đã mang lại nhiều đổi mới trong ngành công nghiệp tiêu dùng, fieldbus đã mang đến những thiết bị kỹ thuật số cải tiến mới không thể có với tín hiệu 4-20 mA và tắt bao gồm hệ thống đo bể hai dây, máy phát đa đo cho cấu hình nhiệt độ và van bật tắt thông minh. Nhiều thiết bị mê hoặc khác có thể có với field bus kỹ thuật số hoàn toàn. Giao tiếp kỹ thuật số cũng cung cấp chỉ báo hiệu lực đo thời gian thực và cập nhật chương trình cơ sở tập trung cho các thiết bị để tận hưởng các cải tiến tính năng. Thật dễ dàng để thêm các công cụ để chuyển đổi số (Digitalization) các tác vụ thủ công và cho các dịch vụ được kết nối dựa trên IIoT.

Tương lai của APL : OT và IT

Tương lai là kỹ thuật số, vậy công nghệ mạng nào sẽ thay thế 4-20 mA và tín hiệu tắt cho các thiết bị hiện trường (field)? Nó sẽ là Ethernet hay field bus? Hoặc có lẽ là một tương lai lai? Cả Ethernet và field bus đều có giá trị của chúng. Những lợi thế này đang được kết hợp vào công nghệ Lớp vật lý nâng cao (APL), một Ether Etherbus nếu bạn muốn. APL sẽ kết hợp các thuộc tính của field bus như công suất vòng hai dây, khoảng cách xa và các tham số thực thể an toàn nội tại tiêu chuẩn với các thuộc tính của Ethernet như tốc độ cao hơn 10 Mbit / s, IP và hỗ trợ đa giao thức.

Những thuộc tính này cũng hấp dẫn đối với các ngành công nghiệp tiêu dùng. Nếu bạn muốn liên kết các thiết bị trong nhà của bạn, sẽ dễ dàng hơn với một chiếc xe buýt hai dây như vậy cũng có thể cung cấp năng lượng cho một số thiết bị loại bỏ nhu cầu sử dụng pin. Khách sạn và các tòa nhà khác cũng như xe hơi và các phương tiện khác cũng sẽ được hưởng lợi. Do đó, IEEE đã tạo ra các công nghệ bus hai dây tương tự như field bus, nhưng tương thích với Ethernet để chúng có thể mang IP và các giao thức ứng dụng liên quan. Đây là một ví dụ điển hình về sự hội tụ của các công nghệ, các giải pháp theo phong cách I & C tiến vào IT.

Nếu bạn đang xây dựng một nhà máy kỹ thuật số ngay bây giờ hoặc trong vài năm tới, sử dụng Fieldbus là cách tốt nhất. Trong một nhà máy hiện có, thêm các cảm biến không dây để bao gồm các phép đo còn thiếu. Như đã giải thích ở trên, Fieldbus có nhiều thuộc tính cần thiết để cung cấp theo lời hứa về một nhà máy hoàn toàn kỹ thuật số mặc dù Fieldbus không sử dụng IP. Các nhà cung cấp IT quá nhiệt tình đang nói với chúng tôi rằng bất cứ điều gì không phải là IP là độc quyền, nhưng điều này là không chính xác. Hầu hết các nhà máy giao thức I & C sử dụng ngày nay là các tiêu chuẩn IEC.  Một số sử dụng IP, số khác thì không.

Thiết bị I & C từ hàng trăm nhà cung cấp làm việc cùng nhau bằng các giao thức không IP. USB, Bluethooth và HDMI, v.v. không sử dụng IP và chúng cũng không phải là độc quyền. Cũng cần lưu ý rằng đối với mỗi field bus đều có Ethernet, có nghĩa là đối với mọi giao thức field bus có một giao thức ứng dụng Ethernet công nghiệp tương ứng. Đó là, có nhiều tiêu chuẩn Ethernet công nghiệp cũng như có các tiêu chuẩn field bus.

Cũng lưu ý rằng có các thiết bị liên kếtfield bus với Ethernet công nghiệp và cơ sở hạ tầng IP rất dễ dàng mà không cần phải ánh xạ các điểm dữ liệu theo cách thủ công. Dữ liệu từ các cảm biến trên các mạng field bus không phải IP, thông qua cổng dựa trên IP, có thể được cung cấp từ mọi nơi trên thế giới trên Internet.(một loại cổng nhưng vẫn giữ nguyên giao thức ứng dụng) chuyển đổi giữa field bus và giao thức ứng dụng Ethernet công nghiệp tương ứng. Điều này giúp việc tích hợp các mạng 

Một trong những lời hứa thú vị của APL là có thể tái sử dụng hệ thống cáp cho PROFIBUS PA và FOUNDATION Fieldbus, và có thể kết nối trực tiếp các thiết bị field bus với bộ chuyển mạch field . Điều này sẽ làm cho việc di chuyển từ Fieldbus sang APL trở nên dễ dàng.

Hướng dẫn về Software trong tự động hóa

Mặc dù Windows được sử dụng trong I & C từ hơn 20 năm, nhưng có những khác biệt về cách sử dụng Software trong I & C. Bộ phận IT cần lưu ý về cách I & C sử dụng IT và ngược lại. Dưới đây là một vài cân nhắc cho những người làm IT muốn hiểu cách sử dụng IT trong I & C.

Mục đích được xây dựng : Bộ phận I & C giúp cải thiện hoạt động của nhà máy bằng cách triển khai các ứng dụng được xây dựng có mục đích chuyên dụng đơn giản , mỗi ứng dụnglàm một việc cực kỳ tốt, chẳng hạn như giám sát tình trạng máy bơm, tại thời điểm đó. Điều này trái ngược với cơ sở hạ tầng lớn như hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) mà bộ phận IT triển khai làm mọi thứ cho doanh nghiệp nhưng không di chuyển tốt do giao diện người dùng chung. Chẳng hạn, tôi thấy chức năng báo cáo chi phí trong ERP nơi tôi làm việc một cách bực bội và không thân thiện. Tôi đã nghe thấy tình cảm tương tự từ các công ty khác sử dụng các hệ thống ERP khác. Tương tự, phân tích dữ liệu mục đích chung quá khó sử dụng, nó đòi hỏi các nhà khoa học dữ liệu, không hữu ích cho các kỹ sư cần kết quả.

Giao thúc mở : Nhiều bộ phận hoạt động để giữ cho nhà máy hoạt động cần các gói Software chuyên dụng khác nhau từ nhiều nhà cung cấp để thực hiện công việc của họ; sản xuất, chất lượng, tính toàn vẹn, hiệu quả năng lượng, độ tin cậy (tình trạng thiết bị), bảo trì, tối ưu hóa và an toàn, vv Các ứng dụng này cần trao đổi thông tin với nhau và các thiết bị và hệ thống cơ bản từ nhiều nhà cung cấp như DCS, PLC , RTU, sử gia, và hàng tấn các hệ thống khác. Việc tổng hợp dữ liệu này được thực hiện mà không cần lập trình tùy chỉnh nhờ vào tiêu chuẩn OPC-UA (và trước đó là OPC Classic), một API để trao đổi thông tin được hỗ trợ trong hầu hết các Software I & C từ 20 năm trước. OPC giúp dễ dàng từ một ứng dụng điều hướng tất cả dữ liệu trong một ứng dụng khác và chọn các thẻ quan tâm. Không có tiêu chuẩn IT tương đương để tạo các mô-đun ERP từ các nhà cung cấp khác nhau trao đổi thông tin chỉ bằng một nút bấm. Tôi nghi ngờ tại một số điểm, một số công ty như Microsoft, Google hoặc Amazon sẽ giới thiệu các giao diện tiêu chuẩn giữa các thành phần hệ thống ERP. Điều này sẽ phá vỡ hoàn toàn thị trường độc quyền hệ thống ERP. Khi thương mại B2B đang phát triển kỹ thuật số, đây là sự phát triển tự nhiên và Software IT sẽ trở nên giống với Software I & C.

Ready-made : Bộ phận I & C không thích Software được lập trình tùy chỉnh vì tốn kém để phát triển và phải thay đổi, và yêu cầu một nhóm lập trình viên chỉ để nhà máy duy trì Software đó để tương thích với các phiên bản Windows mới, bản vá bảo mật , kết nối với các nguồn dữ liệu mới hoặc các điểm đến, v.v. Nó có thể được hỗ trợ trong kênh hoặc bởi một nhà tích hợp hệ thống, bằng cách nào đó, mã hóa tùy chỉnh rất tốn kém. Do đó, bộ phận I & C thay vào đó chỉ định Software ready-made với hồ sơ theo dõi đã được chứng minh với những người dùng khác. Bằng cách này, họ không trả tiền cho việc phát triển và bảo trì Software. Mặt khác, IT sử dụng Software nền tảng trên nền tảng trực tuyến, giống như ERP, đòi hỏi phải lập trình tùy chỉnh tốn kém và mất thời gian cho mỗi mô-đun.

Chứng nhận : Các ứng dụng I & C sử dụng OPC dự kiến ​​sẽ được kiểm tra và chứng nhận khả năng tương tác độc lập.

Chuyển đổi kỹ thuật số và IIoT

Sự hội tụ IT / OT đề cập đến việc sử dụng IT trong các hệ thống điều khiển. Điều đó không có nghĩa là các bộ phận IT và I & C sẽ được hợp nhất. Công nghệ thông tin (IT) trong các hệ thống điều khiển không phải là mới. Nó đã được sử dụng từ 20 năm trở lên nên các kỹ sư của I & C đã rất có kinh nghiệm với IT. Những người làm IT muốn làm việc về chuyển đổi số và IIoT với bộ phận I & C phải làm quen với các tiêu chuẩn công nghệ I & C và cách các hệ thống điều khiển sử dụng IT. Ethernet không phù hợp với các thiết bị đơn giản nhỏ, do đó, các nhà máy kỹ thuật số sử dụng field bus chạy bằng dây hai dây để tích hợp kỹ thuật số các thiết bị hiện trường (field) của họ. Trong tương lai các nhà máy sẽ có thể sử dụng bus Ethernet hai dây.

Đừng trì hoãn chuyển đổi số (Digitalization). Bộ phận I & C của bạn có kinh nghiệm cần thiết không chỉ trong các hoạt động hàng ngày của quy trình và thiết bị, các cảm biến, mạng cảm biến, SCADA và Software, mà còn trong Ethernet, IP và Windows, v.v. dẫn đầu hành trình chuyển đổi số (Digitalization) bằng cách bắt đầu triển khai mạng cảm biến, cảm biến và Software giám sát tình trạng thiết bị. Vâng, đó là ý kiến ​​cá nhân của tôi. Nếu bạn quan tâm đến việc chuyển đổi số (Digitalization) trong các ngành công nghiệp quy trình, hãy nhấp vào

Hãy follow sitecủa chúng tôi để được cập nhật những thông tin hữu ích về số hóa và chuyển đổi số nhé.

Đăng ký để nhận ebook
Đăng ký để nhận ebook "Những điều cơ bản cần biết về Smart Factory và công nghệ IoT" từ chúng tôi.
Đăng ký để được nhận ebook "Những điều cơ bản cần biết về Smart Factory và công nghệ IoT".

Để lại bình luận

Địa chỉ email của bạn sẽ không được công bố.