工业物联网(IIoT) 是智能制造或工业4.0(第四次工业革命)的关键推动者,有效集成自动化和大数据,以提高生产力、减少浪费和能源消耗并提高工厂灵活性。
智能制造和工业物联网使企业能够提高生产力、延长设备正常运行时间并改善产品质量等关键绩效指标。企业可能希望抓住机遇,但不确定如何做出改变,而又不会造成不可接受的中断或浪费现有设备的投资。目前使用的机器需要大量的资本投资,因此所有者可能不愿意进行可能涉及对PLC 等控制器进行重新编程的大规模更换或升级项目。 PLC程序可能非常复杂,即使知识足以成功修改当前程序,PLC本身也可能缺乏额外的资源来支持额外的功能。
为了解决这些问题,一些企业探索了各种方法,旨在将网络连接作为现有设备的附加功能。这样做有助于降低智能制造的入门成本,特别是在安装的设备可能包含大量用于基本过程控制的传感器的情况下。虽然可以收集丰富的数据,但缺乏外部连接会阻碍企业最大化其价值。
工业互联网联盟(IIC) 发布了智能制造连接测试床,它提供了一种提取通常通过I/O 模块流向PLC 的数据的解决方案。该测试平台用网关取代了传统的I/O 模块,网关使用行业标准OPC 统一架构协议,通过另一个通信通道将数据发送到IT 系统。 IIC 方法使用开放通信标准和通用设备模型,使用户能够通过IT 系统配置和控制传感器。
Panasonic FP7 两用PLC 旨在帮助企业将IoT 功能作为现有自动化系统的附加功能引入。该控制器能够处理任何协议,包括以太网/IP、Modbus(RTU 和TCP)、Profibus 等。这使得控制器能够从已安装的PLC 收集信息(图1)。
图1:双用途控制器从现有PLC 收集信息并实现安全远程访问。
内置网络服务器使用户能够使用移动或台式电脑等传统设备上的浏览器查看数据。仪表板可以使用基于PC 的构建工具进行定制,可以通过拖放选择和放置开关、灯光和仪表等组件,并通过选择属性快速轻松地进行设置(图2)。 FP7还可以支持电子邮件提醒功能,适合发送状态更新、事件提醒或不需要延迟的特殊情况。
图2:图形生成工具为设计清晰显示收集的数据的仪表板提供支持。
通过将数据从现有控制器传输到带有浏览器的智能手机或PC 等设备(图3),FP7 为制造商探索物联网智能制造实践的功能提供了一个易于使用、低成本的切入点。 FP7 的图形生成工具的增加是一个无关紧要的补充,该工具可以连接到各种自动化控制器(PLC 或其他以太网兼容设备),并且能够同时显示来自多达16 个控制器的数据。除此之外,还可以同时连接到多台PC。
图3:可以使用任何带有Web 浏览器的设备访问此数据。
收集的数据可以在设备上安全地存储和管理,控制器代码和数据寄存器的灵活共享可以最大限度地利用可用存储空间,无需购买更昂贵的内存。另一方面,收集到的数据还可以传输到其他媒体,例如PC,或通过与安全套接字层(SSL) 兼容的安全通信传输到外部LAN 中的FTP 客户端或Web 服务器。这样可以将大量的生产线数据(例如生产线巡检数据)存储在服务器上并随时进行巡检。此外,FP7 可以从外部设备读回数据。
如果这种方法用于物联网连接和基于浏览器的流程管理,公司可以使用FP7 将获取的数据传输到基于云的分析应用程序,从而使他们能够扩展智能制造。
作为可配置各种数字和模拟I/O 的模块化PLC,FP7 还支持向系统添加新传感器,以提供有关被监控的过程或设备的更详细信息。其他模块包括定位设备、高速计数器、脉冲输出设备和远程I/O。这为智能制造提供了一种可扩展的方法,允许用户在制定适合他们的长期战略之前以最小的风险体验物联网的功能。
在提高制造生产力和绩效方面,智能制造的优势显而易见。然而,智能制造也面临着艰巨的挑战,包括在确保成本效益的同时实现智能制造、制定可扩展的策略以及应对传统设备的技术限制。 IIC 的连接测试台等各种研究已经证实,现有工厂需要的是能够在对传统设备进行最小改动的情况下添加智能制造。 Panasonic FP7 等两用PLC 为此提供了实用的解决方案,可以更好地利用从未连接的自动化设备获取的现有数据。