流程工業(yè)需要緊跟數(shù)字化轉型趨勢，但規(guī)模龐大的過程工程系統(tǒng)需要滿足一些特殊要求。NAMUR 開放式架構（NOA）和新的 Ethernet-APL 通信技術可用于快速高效地實施合適的解決方案。有了倍福 NOA 邊緣設備和 ELX6233 EtherCAT 端子模塊，現(xiàn)在就可以通過現(xiàn)有的控制技術實現(xiàn)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程裝置的所有運行數(shù)據(jù)，并將其提供給各種應用。分析工具會對這些數(shù)據(jù)進行評估，例如，可以及早識別現(xiàn)場設備的故障等。這些數(shù)據(jù)還可用于優(yōu)化工作流程和提高生產(chǎn)效率。然而，在現(xiàn)有裝置中實施物聯(lián)網(wǎng)方案尤其具有挑戰(zhàn)性，因為現(xiàn)有的自動化架構無法采集現(xiàn)場設備中的所需信息。

 
  通過 NAMUR 開放式架構（NOA），可以在不改變現(xiàn)有控制技術的情況下實現(xiàn)流程工業(yè)數(shù)字化轉型。

 
  NAMUR 因此開發(fā)了 NAMUR 開放式架構（NOA）。該方案在不改變現(xiàn)有控制系統(tǒng)的情況下擴展自動化架構。因此，NOA 的核心任務是提供從現(xiàn)場層到更高層級應用的信息，以監(jiān)測和優(yōu)化過程裝置（M+O）。挑戰(zhàn)在于，現(xiàn)場設備的接口因制造商和類型的不同而各異。這里的重點是需要循環(huán)讀出的參數(shù)，這些參數(shù)包含設備狀態(tài)或過程質量信息。
  01 針對 NOA 的邊緣設備
  倍福專門開發(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(shù)據(jù)。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(nèi)�，F(xiàn)場設備通過由信號隔離器的第二個通道與邊緣設備連接。通過 HART 協(xié)議，可以向現(xiàn)場設備發(fā)送所需的命令，并讀出附加數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在邊緣設備內(nèi)轉換、編譯和結構化。然后在 OPC UA 服務器上填寫存儲的信息模型。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。現(xiàn)有過程裝置需要通過改造或升級來適應未來需求：只需對裝置進行監(jiān)測和優(yōu)化，而無需改變當前的過程控制方法，就能降低成本，提高產(chǎn)出。如果除了采集現(xiàn)有現(xiàn)場設備中的數(shù)據(jù)之外，還需要通過額外的傳感器獲取診斷數(shù)據(jù)，例如振動或溫度測量數(shù)據(jù)，則適合使用可直接安裝在現(xiàn)場設備上的防護等級高達 IP67 的 EP 系列 I/O 端子盒。一個模塊可連接多個傳感器，信號通過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的工作量，又能節(jié)省控制柜內(nèi)的安裝空間。

 
  Ethernet-APL 現(xiàn)場設備可以通過結構緊湊、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優(yōu)勢：在過程裝置規(guī)劃階段就可以安裝更多監(jiān)測傳感器，為監(jiān)測和優(yōu)化提供更多數(shù)據(jù)。Ethernet-APL 等新技術使這一目標更容易實現(xiàn)。Ethernet-APL 方案旨在基于以太網(wǎng)實現(xiàn)過程裝置的整個通信過程：從現(xiàn)場級到上位控制系統(tǒng)。它不僅注重純過程數(shù)據(jù)，而且更注重現(xiàn)場設備的狀態(tài)信息。其傳輸速率比現(xiàn)場總線系統(tǒng)高，因此允許使用網(wǎng)絡服務器進行參數(shù)設置或直接從現(xiàn)場設備下載數(shù)據(jù)表或證書。
  但用戶在實施過程中也會遇到一些困難和挑戰(zhàn)：需要有支持 APL 的現(xiàn)場設備，才能立即全面獲取上述優(yōu)勢。然而，由于這項技術仍處于早期階段，市場上還沒有大量這樣的產(chǎn)品�，F(xiàn)有的過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)的通信技術應用到現(xiàn)場層，還需要針對 IT 和 OT 安全制定新的功能和策略。
  01 通過 EtherCAT 端子模塊
  無縫集成 Ethernet-APL
  用戶如何才能將 Ethernet-APL 集成到其過程裝置中？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與 HART 協(xié)議等成熟標準相結合。通過這種方式，可以借助新的 APL 設備逐步實現(xiàn)現(xiàn)有的過程裝置的數(shù)字化轉型，消除完全轉換的障礙。倍福因此將 Ethernet-APL 技術集成到端子模塊中：ELX6233 EtherCAT 端子模塊為 Ethernet-APL 提供了一個雙通道通信接口。與傳統(tǒng)的現(xiàn)場交換機方案相反，它為集成 APL 現(xiàn)場設備提供了另一種選擇。模塊化系統(tǒng)讓用戶能夠在控制柜中安裝所需數(shù)量的 Ethernet-APL 通道，從而節(jié)省寶貴的空間，并實現(xiàn)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程裝置中集成 Ethernet-APL 現(xiàn)場設備提供了高效的解決方案。作為 EtherCAT 端子模塊系統(tǒng)的一部分，ELX6233 可以與其它數(shù)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(shù)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一系列優(yōu)勢：例如，網(wǎng)關應用可以處理來自現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)，并在過濾完這些數(shù)據(jù)后進行進一步共享。
  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(qū) 2 區(qū)，并允許連接防爆區(qū) 0 區(qū)的 Ethernet-APL 現(xiàn)場設備。接口符合 IEC 60079-47 標準，并遵循 SPAA 端口規(guī)范。
  如上所述，Ethernet-APL 還會在 IT 和 OT 安全方面帶來進一步挑戰(zhàn)。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。由于各個端口和協(xié)議分離，其數(shù)據(jù)安全性也遠遠高于傳統(tǒng)的交換式網(wǎng)絡。此外，與其它現(xiàn)場總線相比，EtherCAT 可以讓過程映像的數(shù)據(jù)大小變得更緊湊，因此能夠顯著縮短周期時間，提升設備性能。
  Ethernet-APL 為用戶帶來了很多可能性。若要快速實施這項技術，就必須將其集成到已安裝的設備中。ELX6233 EtherCAT 端子模塊可為用戶提供所需的靈活性、模塊化設計、可擴展性以及安全性。