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去中心化的分布式控制:顛覆傳統金字塔架構 邁向自動化的未來

時間:2022-12-01

來源:圖爾克(天津)傳感器有限公司

導語:金字塔范式長時間地占據著主導地位,以至于許多人忘記了建立控制系統還有更好的方法。圖爾克去中心化的分布式控制系統,顛覆傳統控制系統的金字塔架構,分布式智能特性將機器數據簡換為有價值的信息,為自動化新時代奠定基礎。

  金字塔范式長時間地占據著主導地位,以至于許多人忘記了建立控制系統還有更好的方法。圖爾克去中心化的分布式控制系統,顛覆傳統控制系統的金字塔架構,分布式智能特性將機器數據簡換為有價值的信息,為自動化新時代奠定基礎。一支體制健全的分布式控制隊伍往往比一個嚴格按層級建立的團隊更高效。分布式控制讓每個人了解自己的工作和最終目標,中央管理層則無須事必恭親。

  人工智能、大數據、物聯網等信息技術與傳統制造業的融合,不僅改變了傳統制造業的生產方式,也掀起了制造業從“制造”到“智造”轉變。而這個智能制造的轉變過程,也是打破傳統控制系統體系架構的過程,是去中心化的分布式控制系統替代傳統的金字塔式控制系統的過程。那么,究竟什么是分布式控制?圖爾克去中心化的的分布式控制又有哪些特點?部署圖爾克去中心化的的分布式控制將獲得怎樣的收益呢?

  什么是分布式控制

  分布式控制相對金字塔式控制架構而來,旨在打破僵化的層級結構,將控制任務移至本地設備完成。

  1992年,普渡大學計算機集成制造聯盟提出普渡模型(Purdue Model),并在該架構模型的基礎上誕生了ISA-95標準。在Purdue模型和ISA-95標準的框架下,工業自動化控制系統形成了金字塔架構,從車間層到企業層的信息流向出發,集中控制系統分成了若干層級,并在生產領域和企業管理領域之間引入防火墻等內置安全管理機制。

  過去,金字塔式架構下,自動化總是為層級和漫長的決策路徑所主宰;如今,隨著時代的變遷和技術的發展,金字塔架構的層級正在變得越來越具滲透性,信息和數據不再是簡單的逐層流動和處理。數據既可以來自于各種傳感器(比如溫度傳感器、振動傳感器)、智能元器件(比如變頻器、閥門),也可以來自設備控制器(比如PLC、CNC),車間控制系統(比如SCADA、RMS),或者企業管理運營系統(比如ERP,SCM)。

  面對海量的信息和多樣的控制需求,去中心化的分布式控制系統,借助邊緣計算、大數據、云等新興信息化技術,通過一套體制健全、各司其職的隊伍,實現數據分析與挖掘,工業經驗知識的軟件化與模塊化、工業創新應用的開發與運行,從而支撐生產智能決策、業務模式創新、資源優化配置和產業生態培育的發展。

  圖爾克去中心化的分布式控制系統

  圖爾克通過先進的傳感器技術、智能的現場設備、創新的工業軟件和安全的無線傳輸技術構建的去中心化的分布式控制系統,依靠分布式智能特性將機器數據簡換為有價值的信息,通過智能化、網絡化技術打破僵化的層級結構,將控制任務移至本地設備完成,最大限度降低成本、保障產品質量,提高生產的高可用性,提升生產資源的可擴展性或靈活性。

傳感器

  http://www.turck.com.cn/cn/LandingPages/decentralized-automation-37277.php

  通過智能狀態監測,圖爾克去中心化的分布式控制系統,對機器和設備實現自診斷,從而減輕連接到中央控制系統的通信線路的負荷。信息只在檢測到錯誤或異常后才會被發送。當故障發生時,智能的傳感器和本地邊緣設備能夠進行自行判定。

  圖爾克去中心化的分布式控制系統中將不同的控制功能遷移到機器模塊上,實現一致的模塊化,不僅結構更簡易,而且每個模塊都可獨立運行,并可提供給相鄰模塊(甚至中央控制系統)簡化的數據信息,同時具有易于使用的服務型接口,方便控制。分布式控制系統中的模塊化機器可通過帶集成邏輯控制器的I/O系統或實際的緊湊型PLC來執行。兩種產品組(I/O模塊和控制器)都可以設計為IP20防護等級,應用于控制盒中,或設計為IP67防護等級,直接安裝在分布式控制系統的現場。相對而言,分布式控制系統無需控制柜的IP67版本在接線和靈活性方面優勢更加明顯。由于分布式控制系統無需中央安全控制器或F-CPU,將安全邏輯遷移到I/O模塊上還有其他優勢,例如快速執行安全功能以及整體而言更具性價比的安全架構等。

  圖爾克的分布式識別技術,使得去中心化的分布式控制系統中的工件載體和產品,(在即使沒有數據庫的情況下,也能直接通信。分布式控制系統中的產品可以直接告訴機器該做什么,使從生產到售后的各流程從中受益。

  部署圖爾克去中心化的分布式控制系統的益處

  當部署了圖爾克去中心化的分布式控制系統,每個分支節點都將具有高度自治的特征,每一個節點都是一個“小中心”,不僅能更有效的保障工業生產的高速運轉,而且對整個工業生態都將有所受益:

  1. 縮短設備制造周期

  ? 即使在生產階段中,亦可動態響應客戶需求的變化

  ? 通過分布式特性,實現在設備交付前機器整體和機器模組離線測試

  ? 模塊可重復使用,實現快速設計

  2. 快速調試

  ? IP67組件和快速連接器簡化接線

  ? 減少或取消控制柜,大大減少布線的需求

  ? 利用分布式控制,可在生產區域內完成工廠驗收檢測

  3. 降低機器成本

  ? 現有模塊可重復使用,降低設計成本

  ? 人工成本低,減少布線和機械作業

  ? 顯著降低所需的管理和運營成本

  4. 更高的可用性

  ? 減少對中央控制系統的依賴,降低故障風險

  ? 通過對現場機器的狀態監測,對故障實現前期干預

  ? 故障發生時,僅需更換較低配置的模塊,簡單方便

  為自動化新時代奠定基礎

  自動化的現在和未來再也無法被置于傳統的金字塔的層級中。有了圖爾克去中心化的分布式控制系統,你可使用傳感器檢測機器磨損,使用RFID標簽了解機器是否正確配置以執行后續指令、及其下一步操作,又或使用I/O模塊對執行器進行獨立操作,依靠分布式控制的分布式智能特性將機器數據簡換為有價值的信息,為自動化新時代奠定基礎。

  如果您想了解圖爾克去中心化的分布式控制系統包含的具體產品和成功應用案例,請持續關注我們!

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