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本文圖片來源：艾默生

采用開放、靈活的自動化平臺，有助于OEM廠商和最終用戶應(yīng)對傳統(tǒng)生產(chǎn)所面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)還可以解決供應(yīng)鏈、勞動力短缺和網(wǎng)絡(luò)安全等新問題。

原始設(shè)備制造商（OEM）、機(jī)器制造商及其所服務(wù)的最終用戶所面臨的傳統(tǒng)挑戰(zhàn)，通常涉及最大限度地提高生產(chǎn)率、質(zhì)量和正常運(yùn)行時(shí)間。雖然這些基本關(guān)注點(diǎn)仍然重要，但還有其他重要的外部問題日益影響著OEM廠商和他們的客戶。供應(yīng)鏈的稀缺性、熟練勞動力的短缺和對網(wǎng)絡(luò)安全的擔(dān)憂，日益影響著OEM廠商如何供應(yīng)他們的設(shè)備，以及最終用戶的需求。

在過去幾年里，解決所有這些問題所需的技術(shù)和功能，可能只在一些旗艦控制器中提供，但現(xiàn)在自動化的選項(xiàng)已經(jīng)大大的擴(kuò)展。現(xiàn)代自動化選項(xiàng)，包括適用于所有機(jī)器類型的高性能緊湊型控制器，可以幫助OEM廠商和最終用戶有效解決問題。

現(xiàn)代靈活的自動化平臺，使其能夠繼續(xù)滿足典型的機(jī)器控制需求，同時(shí)應(yīng)用最新的創(chuàng)新技術(shù)，如不斷發(fā)展的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）功能，為應(yīng)對當(dāng)前商業(yè)環(huán)境中所面臨的最新挑戰(zhàn)提供了新的選擇。采用這些先進(jìn)技術(shù)，有助于OEM廠商和最終用戶在改善合作關(guān)系的同時(shí)應(yīng)對諸多挑戰(zhàn)。

01 適應(yīng)和克服供應(yīng)鏈的限制

供應(yīng)鏈問題給設(shè)計(jì)和機(jī)器運(yùn)營帶來了挑戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)時(shí)，開發(fā)人員可能會發(fā)現(xiàn)很難找到各種組件和智能設(shè)備的供應(yīng)商。一旦投入生產(chǎn)，由于材料來源的變化和制造需求的變更，可能需要迅速更換部件，否則生產(chǎn)就會中斷。

當(dāng)設(shè)計(jì)師選擇基于開放硬件、軟件和通信標(biāo)準(zhǔn)的自動化平臺時(shí)，最好將靈活性集成到機(jī)器控制中（圖2）。

▲當(dāng)機(jī)器自動化架構(gòu)構(gòu)建在支持集成交換的千兆以太網(wǎng)的平臺上，并且具有開放標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的本地支持以及現(xiàn)代編程功能時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)緊密的協(xié)調(diào)。

這將創(chuàng)建更開放的系統(tǒng)，并允許在供應(yīng)鏈出問題時(shí)替換組件，例如包括：

• 配置千兆以太網(wǎng)和集成以太網(wǎng)交換機(jī)的設(shè)備。
• 提供IEC 61131和更現(xiàn)代編程語言的開發(fā)環(huán)境。
• 支持基于開放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)協(xié)議，如安全的OPC UA、Profinet、Modbus TCP、IO Link和DNP3。

一個開放平臺如果具有配置了通用工具集的可擴(kuò)展運(yùn)行環(huán)境，可以為設(shè)計(jì)人員提供選擇最適合的設(shè)備以滿足需求的靈活性。機(jī)器啟動并運(yùn)行后，這些功能可以幫助設(shè)計(jì)者實(shí)時(shí)更改，以優(yōu)化運(yùn)營，降低風(fēng)險(xiǎn)，并提高競爭力。

02 匹配勞動力技能與編程方法

雖然傳統(tǒng)的IEC 61131工業(yè)編程語言仍然重要，但隨著下一代工人進(jìn)入工程和維護(hù)人員隊(duì)伍，這一些都正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。新員工可能更熟悉現(xiàn)代編程語言，如C/C++和Python。高級應(yīng)用程序，如利用機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）或人工智能（AI）的數(shù)據(jù)聚合和分析，最好用這些語言實(shí)現(xiàn)。

其它最新的編程方法，包括利用可移植代碼庫，促進(jìn)了可重用、可擴(kuò)展和可維護(hù)的編碼實(shí)踐。基于標(biāo)記的編程、用戶自定義的數(shù)據(jù)類型（UDT）和功能塊（UDFB），利用常見的自動化工具集和廣泛的內(nèi)置函數(shù)庫來實(shí)現(xiàn)，可以輕松實(shí)現(xiàn)代碼標(biāo)準(zhǔn)化、快速部署并降低風(fēng)險(xiǎn)。

03 構(gòu)建能夠抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的自動化系統(tǒng)

隨著自動化平臺變得更智能，與更高級別的系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)的連接越來越多，網(wǎng)絡(luò)安全問題變得至關(guān)重要。為了降低網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)并提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，每一層都必須內(nèi)置安全性，包括：

■ 產(chǎn)品供應(yīng)鏈（使用工具來驗(yàn)證產(chǎn)品是否被篡改、產(chǎn)品組件的可追溯性）；

■ 硬件引導(dǎo)系統(tǒng)；

■ 核心操作系統(tǒng)服務(wù)；

■ 軟件應(yīng)用；

■ 通信和網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)代自動化平臺的一個關(guān)鍵特征是開放式連接。然而，只有在設(shè)計(jì)時(shí)考慮完整的安全性作為補(bǔ)充時(shí)，開放連接才是最有效的。

04 跟上自動化發(fā)展的步伐

傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器（PLC）和可編程自動化控制器（PAC）技術(shù)已經(jīng)很成熟，但它們?nèi)匀皇潜夭豢缮俚模m然新技術(shù)不斷出現(xiàn)，也不會改變解決自動化問題的基本方法。然而，并不是所有的新技術(shù)都能經(jīng)受住時(shí)間的考驗(yàn)。OEM和最終用戶可能會糾結(jié)于如何最好地利用現(xiàn)有資源，而不必總是擔(dān)心過時(shí)。

想要跟上這一發(fā)展步伐，最可靠的方法是與供應(yīng)商合作，他們可以提供完整的自動化產(chǎn)品組合，包括PLC和PAC，并擴(kuò)展到邊緣網(wǎng)關(guān)、邊緣控制器和邊緣工業(yè)PC（圖3）。使用基于開放通信的協(xié)調(diào)控制和計(jì)算軟件，能夠支持OEM廠商和最終用戶所需的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、分析、協(xié)議轉(zhuǎn)換和連接計(jì)劃。

▲艾默生的CPL410邊緣控制器是廣泛的硬件和軟件組合的一部分，使OEM廠商和最終用戶能夠創(chuàng)建可擴(kuò)展到任何規(guī)模的自動化解決方案。

使用這些組件，設(shè)計(jì)師可以部署新機(jī)器，并在傳統(tǒng)的自動化孤島之間架起橋梁。適應(yīng)性連接有兩個重要方面。首先，支持OPC UA和其它以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議，使機(jī)器之間以及與監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信變得更容易。其次，對于具有更大的、全廠分布式控制系統(tǒng)（DCS）的過程工廠，支持NAMUR開放標(biāo)準(zhǔn)模塊成套設(shè)備（MTP），這意味著機(jī)器——無論是通過PLC、PAC還是邊緣控制器實(shí)現(xiàn)自動化——都可與DCS集成。這是混合以及過程行業(yè)對設(shè)備的常見要求。

05 促進(jìn)OEM與最終用戶的合作

開放和安全的自動化，可以幫助OEM和最終用戶并使其更好地相互合作。它將OEM廠商從單純的機(jī)器銷售，提升到提供一系列有價(jià)值的服務(wù)。它還加快了最終用戶優(yōu)化和協(xié)調(diào)所有運(yùn)營的努力，同時(shí)擴(kuò)展了支持選項(xiàng)。

采用現(xiàn)代機(jī)器控制平臺的OEM廠商，可以向其客戶提供先進(jìn)的IIoT解決方案，使雙方能夠使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和支持設(shè)備，并應(yīng)用基于分析的優(yōu)化。OEM廠商還能夠提供無需工具的快速應(yīng)用部署、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備調(diào)整以及安全的遠(yuǎn)程固件更新。本地通信的身份驗(yàn)證和加密，可確保這些活動保持安全。集成的知識產(chǎn)權(quán)鎖，有助于OEM廠商部署其最先進(jìn)的產(chǎn)品。

最終用戶可以輕松的訪問其寶貴的運(yùn)營數(shù)據(jù)，并通過安全的IIoT連接了解到其OEM廠商可以確保機(jī)器以最佳效率運(yùn)行。許多用戶發(fā)現(xiàn)，如果將機(jī)器配置為獨(dú)立的“孤島”，它們就無法提供完整的功能或價(jià)值，而且通常很難集成諸多不同品牌和型號。現(xiàn)代機(jī)器控制平臺使用基于開放標(biāo)準(zhǔn)的通信和MTP等功能，使最終用戶能夠集成不同的機(jī)器和子系統(tǒng)以獲得更全面的運(yùn)營視圖和見解。

06 實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的機(jī)器控制

對于機(jī)器控制來說，僅僅關(guān)注每臺機(jī)器的生產(chǎn)、質(zhì)量和正常運(yùn)行時(shí)間等傳統(tǒng)因素，已經(jīng)不夠了。OEM廠商及其最終用戶客戶面臨著與供應(yīng)鏈中斷、招聘和留住合格人員以及防御網(wǎng)絡(luò)攻擊有關(guān)的其它外部壓力。

采用現(xiàn)代自動化平臺和技術(shù)，包括高性能緊湊型控制器，結(jié)合廣泛的本地開放連接支持、現(xiàn)代編程能力和內(nèi)置安全性。這有助于OEM和最終用戶克服諸多挑戰(zhàn)。他們還能夠通過創(chuàng)建新的工作模式來實(shí)現(xiàn)全廠范圍的高效集成、ML 和 AI 技術(shù)的實(shí)施以及改進(jìn)的遠(yuǎn)程支持，從而為未來的挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。