作者 |?Don Dickinson

雖然工業(yè)4.0的實(shí)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(tái)，操作員可能難以正確協(xié)調(diào)他們的設(shè)備。

工業(yè)4.0的實(shí)施有助于企業(yè)在自動(dòng)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(yùn)行中實(shí)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(tái)則無法完全利用這些優(yōu)勢(shì)。

開放平臺(tái)通過促進(jìn)不同系統(tǒng)和設(shè)備的集成和互操作性，為協(xié)作和創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0。開放，是泵的控制以及所有自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)未來趨勢(shì)。

各種泵的系統(tǒng)之間差別很大，控制它們的設(shè)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(gè)泵站。

01

用于泵控制系統(tǒng)的專用控制器vs.PLC

專用控制器針對(duì)泵的應(yīng)用進(jìn)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(tái)和通信選擇，以便集成到工廠網(wǎng)絡(luò)中。

這兩種方法已經(jīng)使用了幾十年，對(duì)于特定應(yīng)用每種方法都有其優(yōu)勢(shì)。然而，它們也都有缺點(diǎn)。專用控制器通常是固定設(shè)計(jì)，沒有升級(jí)或遷移到新技術(shù)的選項(xiàng)。PLC需要專有平臺(tái)的特定知識(shí)才能進(jìn)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(gè)生命周期內(nèi)提供支持。

相對(duì)于專用控制器，盡管PLC有更多選項(xiàng)遷移到新平臺(tái)，但從傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)過渡到最新平臺(tái)，可能既耗時(shí)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(diǎn)，包括用于過程可視化的選項(xiàng)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(yīng)可以結(jié)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(gè)開放式平臺(tái)上，該平臺(tái)支持在來源不同的各種編程環(huán)境中開發(fā)應(yīng)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(shè)備集成，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享和分析，為泵系統(tǒng)的運(yùn)行做出更好的決策。

02

為泵的控制和應(yīng)用提供開放式平臺(tái)

在自動(dòng)化領(lǐng)域，開放式平臺(tái)為何具有如此多的優(yōu)勢(shì)？開放式平臺(tái)能夠使用先進(jìn)技術(shù)和應(yīng)用，如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）、機(jī)器學(xué)習(xí)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(tái)可實(shí)現(xiàn)：

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

■ 數(shù)據(jù)共享：開放式平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)和應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)共享，這對(duì)過程優(yōu)化和提高效率至關(guān)重要。

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

■ 靈活性：開放式平臺(tái)使制造商能夠快速、輕松地采用新技術(shù)和過程，從而靈活應(yīng)對(duì)不斷變化的市場(chǎng)條件和需求。

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

03

在Linux上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)

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

■ 預(yù)測(cè)性維護(hù)：利用數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，預(yù)測(cè)多泵系統(tǒng)何時(shí)需要維護(hù)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)，減少停機(jī)時(shí)間，提高系統(tǒng)的可靠性和彈性。

■ 實(shí)時(shí)監(jiān)控：對(duì)泵系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以深入了解各個(gè)泵和系統(tǒng)的性能，從而在出現(xiàn)問題時(shí)快速高效的實(shí)施干預(yù)。

■ 提高效率：通過識(shí)別需要改進(jìn)的領(lǐng)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(yùn)行工況，從而降低能耗和運(yùn)行成本。

■ 提高自動(dòng)化程度：更多數(shù)據(jù)有助于實(shí)現(xiàn)更多決策的自動(dòng)化，從而減少手動(dòng)干預(yù)的需要。例如，根據(jù)需求變化自動(dòng)控制各個(gè)泵的速度，可確保系統(tǒng)以最高效率運(yùn)行。

■ 增強(qiáng)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(jìn)行更多協(xié)作。這使得數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)共享，從而實(shí)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(chǎng)，可以將軟件開發(fā)人員與用戶連接起來，以實(shí)現(xiàn)泵的系統(tǒng)控制的高級(jí)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(jī)時(shí)間。一些平臺(tái)允許客戶遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理泵，使用數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法來優(yōu)化泵的性能。

04

開放過程自動(dòng)化

工藝優(yōu)化和降低成本的目標(biāo)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(yīng)商提供可用于任何泵系統(tǒng)的先進(jìn)平臺(tái)。通過提供有關(guān)維修時(shí)點(diǎn)或更換泵的詳細(xì)信息，使用實(shí)時(shí)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(diǎn)是，它是一個(gè)封閉的專有系統(tǒng)，安裝成本高昂，并且需要訂閱服務(wù)來維持對(duì)數(shù)據(jù)的訪問。

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

當(dāng)然，這一切并不局限于泵控制。開放過程自動(dòng)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(jí)或更換系統(tǒng)的成本非常高昂，而且需要長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)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(jí)語言（如C/C++、C#或MATLAB Simulink）相結(jié)合。

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

開放過程自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)包括能定制和優(yōu)化過程自動(dòng)化系統(tǒng)以滿足特定需求；使用標(biāo)準(zhǔn)、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(luò)安全。它代表著過程自動(dòng)化行業(yè)的一個(gè)重大轉(zhuǎn)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(dòng)化成為泵控制的主流方法還需要一段時(shí)間，但其基礎(chǔ)——工業(yè)系統(tǒng)的開放式平臺(tái)——現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)。在Linux平臺(tái)上運(yùn)行的泵控制應(yīng)用也是如此，它們代表了泵控制的未來。

關(guān)鍵概念：?

■?了解開放平臺(tái)如何實(shí)現(xiàn)互操作性、協(xié)作和靈活性。

■?了解在Linux平臺(tái)上如何運(yùn)行泵的控制應(yīng)用，可以增強(qiáng)互操作性。

審核編輯：黃飛