*原裝工控PGT 9021201 PT100
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為了實現IIoT的這些優勢，設計團隊必須依賴多項核心技術。無論是在構建在線監控系統、智能制造機器，還是測試物理或機電系統，一個關鍵的共性都是對邊緣智能的需求。系統復雜，就需要做出實時決策。例如，在風力渦輪機葉片的結構測試中，采集量高分辨率模擬波形數據的能力對于理解葉片行為特征至關重要。同時，我們需要處理這些數據，為控制系統提供輸入，使得系統能夠驅動葉片，以保測試在已知條件下進行。因此，家估計至少40%的物聯網數據將在邊緣側進行存儲、處理、分析和響應3，也就不足為奇了。為了限度地提高性能并減少不必要的數據傳輸，用戶必須將決策權下放到部署在設備處或附近的邊緣節點。
圖1.到2019年，至少有40%的物聯網數據將在邊緣進行存儲、處理、分析和響應。
多年來，NI投資了兩個高質量控制和測量平臺CompactRIO和CompactDAQ。這兩個平臺都具有靈活性和模塊化特性，并具有軟件定義的功能。內置I/O接口和C系列I/O模塊提供高精度I/O和特定測量信號調理，因此用戶可以通過任何總線連接任何傳感器或設備。 CompactRIO提供實時處理器和用戶可編程FPGA，特別適用于高速控制，而CompactDAQ則提供了同類為出色的軟件API NI-DAQmx，是數據采集的理想選擇。
然而，當我們開始著手實現這些系統時，新的挑戰不斷涌現 - 特別是在系統物理尺寸不斷增、傳感器數量不斷增加的情況下。我們仍以結構測試為例，為了全面了解風力渦輪機葉片的性能，我們需要為整個機構配備傳感器，以測量應變、壓力、負載和扭矩。這些傳感器都會生成模擬信號，為了獲得多且有用的信息，我們需要進行高速、高分辨率測量。對于諸如此類的規模應用，我們可能需要在整個系統中部署數百甚至數千個傳感器。在采集所有這些數據時，我們還需要能夠實時處理這些數據，以便我們可以為控制系統的所有執行器提供輸出控制。
嘗試開發此類系統時會遇到一些挑戰
● 將數千個通道和眾多測量系統同步在一起
● 同步控制系統，以便在正的時間進行所有操作
● 將測量系統和控制系統同步在一起
隨著系統不斷擴展以及應用的測量和控制系統不斷增加，這些挑戰進一步加劇。測量系統之間以及控制系統之間的同步并不是一項新挑戰。今天，我們通常可以通過基于信號的方法來實現這一目標，其中使用了物理布線將公共時基或信號路由到分布式節點。但是，這在距離、可擴展性和噪聲風險方面存在限性。另一種選擇是利用基于以太網等通用標準的協議。以太網提供了高度開放性和互操作性，但沒有延遲限制或帶寬保證。為了解決這一挑戰，工程師開發出一個以太網定制版本，通常稱為硬實時以太網。典型的例子包括EtherCAT、PROFINET和EtherNet/IP。這些以太網定制版本提供了硬實時性能的低延遲和控制。但是，每個版本都需要對網絡基礎架構的硬件和軟件進行修改，這不僅增加了成本，而且意味著來自不同供應商的不同設備不能在同一網絡上運行。
解決這一同步挑戰的新技術目前正在推向市場，這一技術稱為時間敏感網絡(TSN)。 TSN是標準以太網的更新版本，不僅具有開放性和互操作性，而且提供與硬實時以太網相同的低延遲和帶寬保證。具體而言，TSN提供三個關鍵組件基于時間的同步、流量調度和系統配置。同步功能基于IEEE 1588精時間協議配置文件，通過網絡提供亞微秒同步。此外，流量調度和系統配置提供了定的數據通信，因此用戶可以調度和優先處理網絡上的時間敏感數據(例如控制信號)。
TSN的一個重要特性是時間敏感流量和其他以太網流量的融合。由于TSN是以太網標準的一項特性，時間同步和定性通信這兩項新功能可支持所有以太網通信網絡。這意味著測量或控制系統上的單個口可以執行定性通信，同時還可遠程更新用戶界面終并支持文件傳輸。TSN是許多工業應用的一項新增功能，例如過程和機器控制，其中低通信延遲和小抖動對于滿足閉環控制要求至關重要。基于時間的以太網同步還可以免除基于信號的同步所需的布線，與傳統監控應用和物理系統測試(如結構測試)相比可幅減少了布線需求，從而能夠在不犧牲可靠性的情況下實現更簡單、經濟高效的解決方案。
圖2.時間敏感網絡是標準以太網的更新版，包括基于時間的同步、流量調度和系統配置。
NI的產品也在不斷增加對TSN的支持，CompactRIO平臺的新控制器便是一個典型的產品。 用戶可以將這些新控制器添加到TSN網絡，并支持數據同步和定性通信，使其成為理想的IIoT邊緣節點TSN的引入是解決整個系統同步挑戰的重要一步。開發這些系統的工程師還在關注如何降低整體系統復雜性，同時保持或提高可靠性。由于測量和控制通常是獨立的子系統，因此工具、編程環境和數據采集機制之間彼此獨立。 PLC等控制系統通常采用IEC 61131-3語言編程，可對單點數據進行操作。這種類型的數據非常適合控制應用，但不適合提取信息 - 因此我們需要波形數據。同樣，測量系統使用波形數據提供所需的信息，但并不適用于發送單點控制信號或定地對單點控制信號作出反應。
測量和控制系統的這一特性非常直觀明了。過去幾年，測量和控制系統的融合進度非常緩慢。每個系統都增加了新的功能，以便更多的測量系統可以具有一些控制功能，或控制系統具有部分測量功能。隨著新CompactRIO控制器的發布，我們看到了這種融合有了重進步。除了利用實時處理器和FPGA來實現定性控制應用之外，新的控制器還可以使用易用且功能強的NI-DAQmx驅動程序進行編程，從而實現測量應用。 NI-DAQmx不僅僅是一個基本的硬件驅動程序，不僅提供了配置和故障分析工具、逐步配置工具，而且提供功能強且直觀的API，幅提高了工作效率和性能。工程師可以使用NI-DAQmx API來編寫自定義程序，實現強的定時和同步功能，并執行高控制和監測任務。對于需要同步高通道數系統、開發基于決策的記錄儀或自動化實驗室實驗的用戶，數百個示例、充滿活力的社區本地支持可幫助他們快速從概念過渡到部署。通過這種融合，他們可以使用相同的硬件和單個軟件工具鏈，直接在邊緣側采集、處理、記錄和響應輸入的數據，從而終降低系統成本和復雜性在范圍內，隨著各工廠安全管理需求的提升，只有將可靠的過程自動化硬件設備和全面的安全管理系統相融合，才能更好地滿足未來智能工廠的發展需求。
KROHNE的儀表設備與安全管理系統是如何滿足未來工廠的安全管理需求的呢?
科隆公司已經將與安全相關的要點融入到我們的測量儀表產品組合之中，不僅滿足新的國際安全標準，并且被賦予了*進的安全功能。
在過程儀表中實現 SIL 功能，不僅需要特定的工程和電路設計，還需要對各種類型儀表的細節有深刻的理解。在過去的數年，科隆公司對于不同的測量技術和儀表類型在各種嚴苛應用中所體現的性能，積淀深厚;此外，還持續地將這些經驗注入到新產品的研發之中。我們所制造的 SIL 儀表，已經在廣泛的測試和現場使用中得以證明，其高質量且可靠的運行，可以盡可能地降低與安全相關的應用的風險。
所有的現場儀表依據 IEC 61508 的 SIL 2/3 標準而設計研發。
市場上為數不多的科里奧利質量流量計，在具備無線監控功能的同時，也可被用安全相關的應用中。
在線診斷功能的驗證測試覆蓋率 > 96 %。
部分驗證測試， 可幫助優化維護的工作量。
OPTIMASS — 科里奧利質量流量計域中的翹楚
多年以來，OPTIMASS 系列在幾乎所有的相關應用中嶄露頭角。科隆公司在全維度的范圍內提供性能出色且高精度的質量流量計。覆蓋從小到的口徑。從 0.00015 到4600 t/h 的流量。從超低溫直到高溫。輕松應對常規工況或嚴苛應用，如強腐蝕性介質、含氣量各異的多相流體，以及復雜流態。
遠程設置的安全性
工廠安全管理的理念不僅僅是要求安全的軟件和硬件，還必須包含相關的過程自動化設備的調試和維護。因此，MFC 400 轉換器的軟件為所有的遠程訪問提供了出色的安全性和通用性驗證，*通過德國萊茵的 TÜV 認證。
MFC 400，允許使用由 FSK 調制的 HART® 信號來更改與安全相關的數據，甚至可以方便地從控制室中完成此數據修改。因此，操作人員無須親赴現場去修改任何與安全相關的參數設置。
無論是通過 HART® 通信、就地顯示面板或者是使用 OPTICHECK 服務工具，都要求所有層的訪問都必須設置有保護密碼。
功能更強的在線自診斷
根據 IEC 61508/61511 標準所研發的 OPTIMASS 系列科氏力質量流量計，被設計用以滿足安全標準的高要求。為了達到診斷覆蓋率 > 96%，所有 OPTIMASS 流量計都集成了持續的信號監測、冗余的參考和校準數據所有的儀表參數設置都被冗余存儲，可以隨時更換轉換器且無須再次手動組態對于用戶而言，這就意味著更高的安全性和更少的人力投入。
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所有的 OPTIMASS 科氏力流量計遵循參數智能化的理念高頻使用的參數，出現在運行界面的層，通過這個清晰的結構可以方便地訪問相關的其他參數。
低頻使用的參數，被放置在“家”菜單層上顯示。結果就是，操作人員節省了儀表組態和設置的時間，同時減少了意外的誤操作。
關注可靠性
*進的含氣管理系統 (EGM™)
除了保流量測量儀表的安全運行之外，出色的可用性和可靠性對于工廠的平穩高效運行同樣至關重要。過去，科氏力流量計在技術上無法測量含氣的液體;當介質中的含氣量超過 4 – 5% 時，多數儀表就停止工作。于 2012 年，隨著適用于全系列 OPTIMASS 科氏力質量流量計的含氣管理系統(EGM™)的發布，這一挑戰得以解決。科隆公司的 OTPIMASS 系列提供應對所有流態，0 ~ 100% 任一含氣量的 — 標準功能。
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全系列的 KROHNE OPTIMASS 質量流量計都配備了一個全面的工具包，以覆蓋其整個生命周期。myDevice 工具包中的智能服務工具，將幫助您在現場實現更為便捷地調試、驗證和監控。它們不僅提供符合 IEC 61508/61511 的安全回路證明測試報告，還幫助您創建詳細的維護計劃。
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聯系人：王經理
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