未来有哪些智能设备（未来有哪些智能设备走进生活）

对于更智能、更复杂的设备，包括从输入/输出(I/O) 到流量计的所有设备，易用性是帮助用户充分利用设备的关键。

快速消费品(CPG) 品牌在疫情期间经历了强劲增长。麦肯锡公司表示，随着消费者继续需求更多和不同的产品，高度可变性可能会持续一段时间。这一时期的收获和经验教训可以帮助像宝洁公司（PG）这样的公司继续引领未来，包括维持和增加产量以满足不断增长的需求的能力。

宝洁公司的智能过程单元(SPC) 展示了一种未来的可能性，即使用高级物理层以太网(APL) 来简化网络、自动化和过程控制。更精简的以太网层，可以通过连续和批量操作更好地支持混合安装的现代化。它还可以通过将其连接到IT 网络并专注于与需要此数据的更高级别系统共享从智能设备获得的诊断数据来提供更好的业务决策。

图1: PG在美国俄亥俄州西切斯特的企业工程技术实验室（CETL）的APL以太网演示项目。该项目包括四个375至500公斤的储罐、六台带流量计的泵以及三台连续和间歇运行的装置。它使用水作为过程流体，完全独立且可以远程操作。

宝洁公司过程自动化技术总监Paul Maurath 博士表示，新一代“更智能”的设备即将出现，例如科里奥利流量计、pH 变送器、雷达液位计、压力变送器，甚至离散传感器。设备打开/关闭阀门，需要共享更多的数据，更多的上层系统，例如维护和数据分析，需要这些信息。最终用户现在面临着集成、管理和监控这些设备的重大挑战，这些因素可能会影响其采用。

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降低设备生命周期管理的复杂性

传统的模拟和离散输入/输出(I/O) 在使用以太网主干的高度分布式架构中占主导地位。使用以太网/IP 和IO-Link 等技术的智能设备正在加入这些网络，增加了功能性，但也增加了复杂性。

除了改进网络策略以利用实时诊断数据之外，宝洁还希望改进设备管理和维护策略以管理所有设备的生命周期。从配置到更换网络上的设备，智能设备管理成为有效管理正常运行时间和生产的关键因素。

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用户需要简化的操作

Maurath 对合作伙伴的要求很简单，但实现起来并不容易：“利用更智能、更复杂的设备，包括从I/O 到流量计的所有设备，帮助我们管理复杂性。”

在ODVA 和FDT Group 会议上，Maurath 将适用于Microsoft Windows 的罗技鼠标选项的多样性与工厂设备和功能的巨大差异进行了比较。 “当你更换鼠标之类的设备时，后台会发生什么你可能没有想象到的事情？你失去了与旧设备的连接并找到了一个新设备。如果它是一个简单的有线两键鼠标，那就非常酷了。很简单。但是，如果它是一款具有15 个可配置按钮的复杂游戏鼠标，并且您没有明确的替代品怎么办？Windows 能否找到并安装适当的驱动程序？所有这些可配置功能会发生什么情况？

相同的方法可用于替换控制系统中的任何设备，例如压力变送器。如果是传统的4~20mA设备，即使是HART配置也非常简单。但是使用以太网/IP 或IO-Link 的智能设备又如何呢？

一旦应用程序失去初始连接并且必须重新配置，就会出现问题。新设备如何通信？它的新配置文件可用吗？控制器是否需要重新启动或重新加载才能使用新设备？新设备的数据结构是否相同，或者应用程序代码是否必须更改？完成这些任务需要多长时间？

尽管这些重大问题迫在眉睫，但生产线已经停运，最大的未知问题仍然存在：生产线需要多长时间才能恢复正常运行？ Maurath表示：“最初的通信配置是一件令人头疼的事情，如果设备升级为智能设备，将会有更多的参数和配置变量，情况可能会变得更糟。要解决这个问题，我们需要供应商和标准组织提供有关集成和兼容性的帮助。”解决方案必须包括对智能系统进行故障排除和修复所需的内容，以及更换设备的简单方法，以避免延迟数小时甚至数天。

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减少配置混乱

任何负责安装、配置、更换智能过程变送器等设备或对其进行故障排除的工程师都会告诉您这个过程有多么困难。每个设备界面（可能是多个视图）是否显示相同的信息？如果答案是否定的，那么用户很容易在不知情的情况下下载并覆盖配置。

因此，控制器无法轻易上传现场设备的配置。如果技术人员向设备添加过滤器，稍后出现的主控制器可能会覆盖这些更改。那么谁的配置是正确的呢？这些选择足以让最有经验的专业人士感到沮丧，这就是FDT 专注于精简的原因。

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分布式架构FDT设备全生命周期管理解决方案

作为20年专注智能设备集成和生命周期管理的标准组织，FDT可以提供开放的标准化解决方案，帮助宝洁解决智能设备生命周期管理中遇到的问题。这些解决方案适用于任何网络拓扑，包括更新、简化的以太网架构。

图2: 如今的智能过程单元已经包含APL，并将IO-Link添加到其EtherNet/IP架构中。

FDT 标准服务于基于软件的托管环境和设备类型管理(DTM) 解决方案，这些解决方案开放并统一独立于混合网络拓扑、设备/类型或供应商的架构。

嵌入式FDT 主机环境充当设备管理器，通过DTM 在后台运行与连接设备的通信，就像PC 的设备管理器对鼠标或打印机等外围设备所做的那样。最终结果是：开放式架构使用户可以自由灵活地为其应用程序选择设备、类型、驱动程序和供应商，同时提供统一的设备管理环境。这简化了网络上任何连接设备的智能设备管理，包括设计、集成、配置、监控和更换。

通过国际过程工业自动化技术用户协会（NAMUR）开放式架构（NOA）推荐的第二个通道（特别是NOA-175），FDT Server可以为宝洁升级后的棕地应用程序提供分布式控制环境，以处理设备/过程生命周期管理。

图3: FDT服务器架构基于NOA-175推荐的第二通道，提供与棕地或绿地架构的开放且安全的连接。

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两种更简单的设备管理解决方案

有两种可行的解决方案可以帮助管理智能设备管理的复杂性，并通过管理和监控设备和数据的现代方式保护已安装基础的完整性。两者都是基于根据NOA第二通道解决方案应用FDT服务器。

在现场部署FDT服务器，用户可以通过浏览器或移动设备直接访问现场设备，获得实时OT数据访问，优化监控和维护实践。此外，该解决方案允许基于OPC UA 信息建模的数据映射，因此OT 数据可以渗透到IT 领域（本地或云端），从而允许更高级别的系统/客户端、HMI 服务器、历史数据库、批处理服务器、工程和用于经过身份验证的访问的维护服务器。可选的FDThub（DTM 存储库）可部署在云端或现场，允许自动设备检测和配置，这是一项专注于维护设备软件驱动程序、更新和应用程序的重要服务。

FDThub可以协助FDT服务器更换设备。如果添加更新、更智能或不同的设备，连接到FDT服务器的FDThub将自动检测网络上的新设备并通知用户配置该设备（或在必要时将其离线）。服务器会记住设备的旧参数，假设某些参数可能会转移到新设备，并将定制的新配置参数应用到新设备。

图4:智能处理单元显示了一种可能的架构，该架构使用FDT服务器和FDThub的本地副本来利用NOA第二通道。该解决方案允许通过OT 和IT 客户端监控和优化所有现场设备，并在本地托管所有服务。

图5: 另一种可能的架构可以利用NOA第二通道，使用本地FDT服务器和在线云访问FDThub。该解决方案允许通过OT 和IT 客户端监控和优化所有现场设备，所有服务都托管在云端。

这一点很重要，因为随着更智能、更强大的设备的出现，未来的网络和架构只会变得更加复杂。基于标准的新技术提供基于功能和简单性的优化解决方案，而不是强加技术负担。这些解决方案使最终用户能够在创建和管理标准时对这些系统进行故障排除。

“智能设备使我们的世界变得更加复杂，因此我们必须制定标准，使它们能够相互协作以及与现有的自动化系统协作，”Maurath 说。 “市场将决定哪些标准会成功，但我们仍然需要简单、实用的技术，随着时间的推移，这些技术将变得更容易实施、维护和迁移。”

审稿人：李茜