作者 |?Don Dickinson

雖然工業(yè)4.0的實施有助于多泵系統(tǒng)的智能優(yōu)化，但如果沒有開放式控制平臺，操作員可能難以正確協(xié)調他們的設備。

工業(yè)4.0的實施有助于企業(yè)在自動化系統(tǒng)（包括用于城市供水和廢水處理的多泵系統(tǒng)）的運行中實現(xiàn)最佳性能、提高可靠性和節(jié)約成本。使用傳統(tǒng)的專有控制平臺則無法完全利用這些優(yōu)勢。

開放平臺通過促進不同系統(tǒng)和設備的集成和互操作性，為協(xié)作和創(chuàng)新奠定基礎，從而實現(xiàn)工業(yè)4.0。開放，是泵的控制以及所有自動化系統(tǒng)發(fā)展的一個未來趨勢。

各種泵的系統(tǒng)之間差別很大，控制它們的設備亦是如此。一般來說，處在泵控制器兩端的是專用控制器和通用控制器，如可編程邏輯控制器（PLC），通過編程可以控制多泵系統(tǒng)以及外圍功能，甚至控制整個泵站。

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用于泵控制系統(tǒng)的專用控制器vs.PLC

專用控制器針對泵的應用進行了優(yōu)化，定義了特征/功能集，它易于選擇，并能獲得制造商的支持。相比之下，PLC 可通過編程提供任何所需的功能，并可提供多種硬件平臺和通信選擇，以便集成到工廠網(wǎng)絡中。

這兩種方法已經(jīng)使用了幾十年，對于特定應用每種方法都有其優(yōu)勢。然而，它們也都有缺點。專用控制器通常是固定設計，沒有升級或遷移到新技術的選項。PLC需要專有平臺的特定知識才能進行編程和支持，而第三方編程的特性/功能集是自定義的，很難在系統(tǒng)的整個生命周期內(nèi)提供支持。

相對于專用控制器，盡管PLC有更多選項遷移到新平臺，但從傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)過渡到最新平臺，可能既耗時又昂貴——即使是同一制造商的產(chǎn)品也是如此。專用控制器和PLC共有的其它缺點，包括用于過程可視化的選項有限，以及可能需要額外編程和配置的專用硬件。

理想的泵控制器應可以結合專用控制器和基于PLC的控制器的最佳特性。它建立在一個開放式平臺上，該平臺支持在來源不同的各種編程環(huán)境中開發(fā)應用程序。最重要的是，理想的控制器很容易與其它系統(tǒng)和設備集成，從而實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)共享和分析，為泵系統(tǒng)的運行做出更好的決策。

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為泵的控制和應用提供開放式平臺

在自動化領域，開放式平臺為何具有如此多的優(yōu)勢？開放式平臺能夠使用先進技術和應用，如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）、機器學習和云通信，以提供更大的連接性、互操作性和靈活性。此外，開放式平臺可實現(xiàn)：

■ 互操作性：開放式平臺允許不同的系統(tǒng)和設備進行通信、協(xié)同工作，并無縫集成各種技術和數(shù)據(jù)源，從而提高效率。

■ 數(shù)據(jù)共享：開放式平臺實現(xiàn)了不同系統(tǒng)和應用之間的數(shù)據(jù)共享，這對過程優(yōu)化和提高效率至關重要。

■ 協(xié)作：開放式平臺為制造商、編程人員、供應商、系統(tǒng)集成商和客戶之間的協(xié)作奠定了基礎，從而提供更具創(chuàng)新性的產(chǎn)品和服務。

■ 靈活性：開放式平臺使制造商能夠快速、輕松地采用新技術和過程，從而靈活應對不斷變化的市場條件和需求。

▲開放式PLC可以輕松獲取實時數(shù)據(jù)，同時還可以連接到常見的云平臺，如亞馬遜的AWS和微軟的Azure。

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在Linux上實現(xiàn)自動化的優(yōu)勢

Linux 因其開源性、靈活性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性而成為廣受歡迎的開源平臺。在配置Linux操作系統(tǒng)的工業(yè)硬件上運行泵的控制應用，除了提供啟動和停止等基本功能外，還可以提供更多高級功能。增強的應用功能可能包括：

■ 預測性維護：利用數(shù)據(jù)分析和機器學習算法，預測多泵系統(tǒng)何時需要維護，實現(xiàn)主動維護，減少停機時間，提高系統(tǒng)的可靠性和彈性。

■ 實時監(jiān)控：對泵系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，可以深入了解各個泵和系統(tǒng)的性能，從而在出現(xiàn)問題時快速高效的實施干預。

■ 提高效率：通過識別需要改進的領域，數(shù)據(jù)分析可以幫助優(yōu)化泵系統(tǒng)。例如，數(shù)據(jù)可用于確定單泵最節(jié)能的運行工況，從而降低能耗和運行成本。

■ 提高自動化程度：更多數(shù)據(jù)有助于實現(xiàn)更多決策的自動化，從而減少手動干預的需要。例如，根據(jù)需求變化自動控制各個泵的速度，可確保系統(tǒng)以最高效率運行。

■ 增強協(xié)作：更大范圍的集成，允許泵系統(tǒng)不同部分之間以及泵系統(tǒng)和外圍系統(tǒng)之間進行更多協(xié)作。這使得數(shù)據(jù)能夠實時共享，從而實現(xiàn)快速有效的決策。

▲像菲尼克斯電氣的PLCnext Store這樣的中心市場，可以將軟件開發(fā)人員與用戶連接起來，以實現(xiàn)泵的系統(tǒng)控制的高級功能。

如今，泵制造商提供的產(chǎn)品已經(jīng)越來越多地使用數(shù)據(jù)來提高效率，減少停機時間。一些平臺允許客戶遠程監(jiān)控和管理泵，使用數(shù)據(jù)分析和機器學習算法來優(yōu)化泵的性能。

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開放過程自動化

工藝優(yōu)化和降低成本的目標并不局限于泵系統(tǒng)。理想的泵控制器可以支持任何泵或泵系統(tǒng)，并易于集成到其它系統(tǒng)中，以在全廠范圍內(nèi)提高效率、降低成本。

一些供應商提供可用于任何泵系統(tǒng)的先進平臺。通過提供有關維修時點或更換泵的詳細信息，使用實時監(jiān)控來優(yōu)化泵的性能并降低生命周期成本。這種方法的缺點是，它是一個封閉的專有系統(tǒng)，安裝成本高昂，并且需要訂閱服務來維持對數(shù)據(jù)的訪問。

理想的泵控制器可在一個平臺上處理控制和高級功能，以最大限度地降低成本和支持需求。它構建在諸如Linux等開放平臺上，允許集成先進的組件，提供云連接，并支持不同來源、不同編程語言的應用。

當然，這一切并不局限于泵控制。開放過程自動化的概念在過程行業(yè)中越來越受歡迎，在這些行業(yè)中，工廠大規(guī)模升級或更換系統(tǒng)的成本非常高昂，而且需要長時間停機才能完成。

▲ PLCnext Control允許并行編程，并將熟悉的IEC 61131-3編程語言與高級語言（如C/C++、C#或MATLAB Simulink）相結合。

開放過程自動化（OPA）正在為過程自動化系統(tǒng)開發(fā)一種新的標準。它的目標是為過程自動化系統(tǒng)創(chuàng)建一個開放、可互操作和安全的標準，允許用戶混合和匹配來自多個供應商的硬件和軟件，從而實現(xiàn)更大的靈活性和創(chuàng)新。

開放過程自動化的優(yōu)勢包括能定制和優(yōu)化過程自動化系統(tǒng)以滿足特定需求；使用標準、現(xiàn)有商用組件來降低成本并提高效率；并使用安全、可互操作的組件來改善網(wǎng)絡安全。它代表著過程自動化行業(yè)的一個重大轉變，從封閉、專有的系統(tǒng)，到具有更大靈活性和創(chuàng)新的、開放的可互操作系統(tǒng)。

盡管開放過程自動化成為泵控制的主流方法還需要一段時間，但其基礎——工業(yè)系統(tǒng)的開放式平臺——現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)。在Linux平臺上運行的泵控制應用也是如此，它們代表了泵控制的未來。

關鍵概念：?

■?了解開放平臺如何實現(xiàn)互操作性、協(xié)作和靈活性。

■?了解在Linux平臺上如何運行泵的控制應用，可以增強互操作性。

審核編輯：黃飛