流程工業(yè)需要緊跟數字化轉型趨勢，但規模龐大的過(guò)程工程系統需要滿(mǎn)足一些特殊要求。NAMUR 開(kāi)放式架構（NOA）和新的 Ethernet-APL 通信技術(shù)可用于快速高效地實(shí)施合適的解決方案。有了倍福 NOA 邊緣設備和 ELX6233 EtherCAT 端子模塊，現在就可以通過(guò)現有的控制技術(shù)實(shí)現這一目標。
  工業(yè) 4.0 和物聯(lián)網(wǎng)等方案的基礎是收集過(guò)程裝置的所有運行數據，并將其提供給各種應用。分析工具會(huì )對這些數據進(jìn)行評估，例如，可以及早識別現場(chǎng)設備的故障等。這些數據還可用于優(yōu)化工作流程和提高生產(chǎn)效率。然而，在現有裝置中實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)方案尤其具有挑戰性，因為現有的自動(dòng)化架構無(wú)法采集現場(chǎng)設備中的所需信息。

 
  通過(guò) NAMUR 開(kāi)放式架構（NOA），可以在不改變現有控制技術(shù)的情況下實(shí)現流程工業(yè)數字化轉型。

 
  NAMUR 因此開(kāi)發(fā)了 NAMUR 開(kāi)放式架構（NOA）。該方案在不改變現有控制系統的情況下擴展自動(dòng)化架構。因此，NOA 的核心任務(wù)是提供從現場(chǎng)層到更高層級應用的信息，以監測和優(yōu)化過(guò)程裝置（M+O）。挑戰在于，現場(chǎng)設備的接口因制造商和類(lèi)型的不同而各異。這里的重點(diǎn)是需要循環(huán)讀出的參數，這些參數包含設備狀態(tài)或過(guò)程質(zhì)量信息。
  01 針對 NOA 的邊緣設備
  倍福專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了一款 NOA 邊緣設備，用于讀取更高層級的 M+O 的附加運行數據。它由一臺緊湊型嵌入式控制器、具有 HART 功能的 EtherCAT 端子模塊以及相應的 TwinCAT 項目組成，可直接安裝在裝置中或控制室內�，F場(chǎng)設備通過(guò)由信號隔離器的第二個(gè)通道與邊緣設備連接。通過(guò) HART 協(xié)議，可以向現場(chǎng)設備發(fā)送所需的命令，并讀出附加數據。數據在邊緣設備內轉換、編譯和結構化。然后在 OPC UA 服務(wù)器上填寫(xiě)存儲的信息模型。該模型通�；�于 PA-DIM，但也可以定制。
  NOA 方案尤其在已有項目方面具有很大的潛力�，F有過(guò)程裝置需要通過(guò)改造或升級來(lái)適應未來(lái)需求：只需對裝置進(jìn)行監測和優(yōu)化，而無(wú)需改變當前的過(guò)程控制方法，就能降低成本，提高產(chǎn)出。如果除了采集現有現場(chǎng)設備中的數據之外，還需要通過(guò)額外的傳感器獲取診斷數據，例如振動(dòng)或溫度測量數據，則適合使用可直接安裝在現場(chǎng)設備上的防護等級高達 IP67 的 EP 系列 I/O 端子盒。一個(gè)模塊可連接多個(gè)傳感器，信號通過(guò)一根電纜集體傳輸給邊緣設備。這種型號既能減少電纜布線(xiàn)的工作量，又能節省控制柜內的安裝空間。

 
  Ethernet-APL 現場(chǎng)設備可以通過(guò)結構緊湊、具有雙通道通信接口的 ELX6233 端子模塊集成到控制架構中。

 
  NOA 方案還可為新建項目帶來(lái)優(yōu)勢：在過(guò)程裝置規劃階段就可以安裝更多監測傳感器，為監測和優(yōu)化提供更多數據。Ethernet-APL 等新技術(shù)使這一目標更容易實(shí)現。Ethernet-APL 方案旨在基于以太網(wǎng)實(shí)現過(guò)程裝置的整個(gè)通信過(guò)程：從現場(chǎng)級到上位控制系統。它不僅注重純過(guò)程數據，而且更注重現場(chǎng)設備的狀態(tài)信息。其傳輸速率比現場(chǎng)總線(xiàn)系統高，因此允許使用網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器進(jìn)行參數設置或直接從現場(chǎng)設備下載數據表或證書(shū)。
  但用戶(hù)在實(shí)施過(guò)程中也會(huì )遇到一些困難和挑戰：需要有支持 APL 的現場(chǎng)設備，才能立即全面獲取上述優(yōu)勢。然而，由于這項技術(shù)仍處于早期階段，市場(chǎng)上還沒(méi)有大量這樣的產(chǎn)品�，F有的過(guò)程裝置中也缺少空間再安裝交換機等其它基礎組件。如果要將基于以太網(wǎng)的通信技術(shù)應用到現場(chǎng)層，還需要針對 IT 和 OT 安全制定新的功能和策略。
  01 通過(guò) EtherCAT 端子模塊
  無(wú)縫集成 Ethernet-APL
  用戶(hù)如何才能將 Ethernet-APL 集成到其過(guò)程裝置中？并從其目前提供的眾多優(yōu)勢中獲益？一種解決方案是將新技術(shù)與 HART 協(xié)議等成熟標準相結合。通過(guò)這種方式，可以借助新的 APL 設備逐步實(shí)現現有的過(guò)程裝置的數字化轉型，消除完全轉換的障礙。倍福因此將 Ethernet-APL 技術(shù)集成到端子模塊中：ELX6233 EtherCAT 端子模塊為 Ethernet-APL 提供了一個(gè)雙通道通信接口。與傳統的現場(chǎng)交換機方案相反，它為集成 APL 現場(chǎng)設備提供了另一種選擇。模塊化系統讓用戶(hù)能夠在控制柜中安裝所需數量的 Ethernet-APL 通道，從而節省寶貴的空間，并實(shí)現應用的靈活擴展。
  ELX6233 的可擴展性為在小型測試裝置和大型過(guò)程裝置中集成 Ethernet-APL 現場(chǎng)設備提供了高效的解決方案。作為 EtherCAT 端子模塊系統的一部分，ELX6233 可以與其它數字量和模擬量 I/O 結合使用，因此除了 Ethernet-APL 之外，還可以集成標準電氣信號或通信協(xié)議。在數字化轉型方面，尤其是與 CX 嵌入式控制器的直接連接還可帶來(lái)一系列優(yōu)勢：例如，網(wǎng)關(guān)應用可以處理來(lái)自現場(chǎng)設備的數據，并在過(guò)濾完這些數據后進(jìn)行進(jìn)一步共享。
  與倍福產(chǎn)品系列中的很多 EtherCAT 端子模塊一樣，ELX6233 也可以安裝在防爆區 2 區，并允許連接防爆區 0 區的 Ethernet-APL 現場(chǎng)設備。接口符合 IEC 60079-47 標準，并遵循 SPAA 端口規范。
  如上所述，Ethernet-APL 還會(huì )在 IT 和 OT 安全方面帶來(lái)進(jìn)一步挑戰。與許多 PROFINET 架構不同，控制器直接位于 EtherCAT 端子模塊中，而不是上位控制器中。由于各個(gè)端口和協(xié)議分離，其數據安全性也遠遠高于傳統的交換式網(wǎng)絡(luò )。此外，與其它現場(chǎng)總線(xiàn)相比，EtherCAT 可以讓過(guò)程映像的數據大小變得更緊湊，因此能夠顯著(zhù)縮短周期時(shí)間，提升設備性能。
  Ethernet-APL 為用戶(hù)帶來(lái)了很多可能性。若要快速實(shí)施這項技術(shù)，就必須將其集成到已安裝的設備中。ELX6233 EtherCAT 端子模塊可為用戶(hù)提供所需的靈活性、模塊化設計、可擴展性以及安全性。