存档2019年12月30日

OPC UA SDK给OPC UA应用带来了能量

OPC UA SDK给OPC UA带来了能量

摘要:

        Blue Pillar将Matrikon FLEX OPC UA SDK(软件开发套件)用于其嵌入式网关以大幅降低开发成本,并为工业物联网能源平台用户提供OPC UA连接的充分灵活性和安全性。

背景:

        总部位于马里兰州的BluePillar的解决方案使企业能够连接到其能源数据。其AuroraEnergy平台利用工业物联网和云可实时查看来自油箱,电池,仪表和其他设备的重要读数。借助此平台用户可以集中监视和控制发电机等关键能源资产。消除了手工读数可能带来的错误,并提供了丰富的分析工具和数据,使用户可以更高效,更安全地控制仪表背后的正控制着他们所依赖的电力的“能源”事物。
        Blue Pillar的平台已被不同行业的企业广泛应用,例如医院使用该技术监视和测试发电机,以在断电时提供救生支持。能源服务提供商通过控制发电机为大型客户提供服务,从而更有效地管理其能源负荷。

遇到的挑战:

        Aurora网关是Blue Pillar解决方案的重要组成部分,可通过Modbus连接到发电机和其他设备,共享数据并为运行Aurora平台的用户系统提供控制权,并提供对Blue Pillar的健康监控和更新访问权限。

        为了给客户启用安全连接,Blue Pillar需要使用OPC统一架构(OPC UA)通信协议,并将网关用作OPC UA服务器。

        出于对法规,商业和安全方面的考虑意味着它必须提供出色的网络安全性。它还需要支持实时读取和其他关键功能,这些功能只有在完全实施OPC UA规范后才能实现。同时,Blue Pillar需要一种解决方案,该解决方案可以在嵌入式网关占用空间限制内实现,而无需额外的板载内存或处理能力。

解决方案:

        大约十年前,OPC规范提供了对PLC数据的访问(通过用于Modbus的Matrikon OPC服务器),可以存储信息(通过Matrikon OPC Desktop Historian)并进行显示(通过Matrikon OPC Trender);但是,系统需要遵守一个关键约束条件:PLC网络必须保持外界尽可能无法访问的状态。这意味着Matrikon OPC Tunneller只能在建立独立的工业网络且OPC服务器计算机受防火墙保护后才能进行救援。
        Blue Pillar使用FLEX OPC UA SDK能将OPC UA添加到其嵌入式网关中。该SDK可在小至微控制器或大至基于企业级服务器的设备上工作,从根本上简化了OPC UA应用程序的开发。同时也提高了安全性。

        我们提供业界最广泛的OPC连接产品组合和应用。并且我们的OPC UA SDK是在新产品和现有产品中实现本机OPC UA数据连接的最简单、最灵活的工具。

OPC UA SDK快速扩展VIMANA智能制造软件连接性案例

OPC UA SDK快速扩展VIMANA智能制造软件连接性

         VIMANA使用 FLEX OPC UA SDK来快速扩展其智能制造软件的连接性,从而使用户能够收听其所有兼容OPC UA的设备。

背景:

         VIMANA总部位于加利福尼亚州伯克利,是智能制造领域的全球领导者。从航空航天和汽车领域到医疗设备和工业机械,其软件可提供制造操作的实时可见性,从而提高机器和操作员的生产率。VIMANA为北美,拉丁美洲,亚洲和欧洲的企业提供服务,将客户连接到他们的机器,并提供分析,可视化,监控预测,改善和维持运营绩效所需的工具。
        其基于现场或基于云的软件可洞悉工厂和企业范围内的性能,从而发现提高生产效率,质量,周期时间和对客户响应能力的方法。

挑战:

         VIMANA为用户提供了“聆听机器声音的能力”。它依靠连接所有制造商设备并以一致的方式促进数据流以进行集成,丰富和分析。用户需要设备之间以及从边缘到云解决方案的开放和安全的连接。

         为了有效运行,VIMANA必须从各种各样的车间设备和支持资产(包括切割机控制器和传感器,再到历史数据库)中捕获准确的实时数据。为了成功支持越来越多的设备和第三方系统,VIMANA需要增强其OPC连接性。为此,它寻求可满足下列苛刻要求的OPC UA软件开发套件(SDK):

  1. 一个可扩展的解决方案。
  2. 它将能使开发人员能够为客户提供最佳的OPC UA连接安全性和互操作性。
  3. VIMANA的用户将可以从其所有支持OPC UA的系统访问数据,从而增加了解决方案的能力和潜力。

         此外,VIMANA寻求的是一种易于使用和部署的OPC UA SDK,并为开发人员提供工具,库和文档,以便为使用OPC UA兼容设备的客户快速创建连接解决方案。该软件公司希望利用其开发人员在制造和分析领域的专业知识,而又不会牺牲提供客户高质量数据所需的优化且高度可靠的OPC UA连接性。

解决:

       Matrikon长期参与OPC UA标准并在为OPC兼容性构建软件方面享有盛誉,VIMANA选择使用Matrikon的FLEX OPC UA SDK。

        FLEX OPC UA SDK专为开发人员,系统集成商以及设备和控制制造商而设计,提供“开箱即用”的OPC UA功能。 它提供了一整套功能强大且易于使用的软件开发工具,库和文档。使用FLEX OPC UA SDK,供应商可以快速,轻松地在从无操作系统的小型嵌入式设备到大型企业服务器的产品中实现OPC UA连接。FLEX OPC UA SDK提供了OPC UA标准必须提供的所有好处:从强大的数据上下文功能和数据安全性,到促进整个企业各个级别的通信所需的可伸缩性.

好处:

         FLEX OPC UA SDK完全满足了VIMANA的要求,使开发人员能够快速轻松地开发各种OPC UA支持的软件解决方案。因此,VIMANA解决方案提供符合严格的OPC UA标准的OPC UA数据连接性,并提供出色的性能,同时最小化计算资源消耗。VIMANA发言人说:“ FLEX OPC UA SDK提供了灵活而轻松的连接应用程序开发,以及响应速度非常快的产品支持和文档,使我们的开发人员能够高效地工作。这种伙伴关系使我们能够自信地为客户提供他们所需要的连接”。 

        我们提供业界最广泛的OPC连接产品组合和应用。并且FLEX OPC UA SDK是在新产品和现有产品中实现本机OPC UA数据连接的最简单、最灵活的工具。

PLC+HMI一体机在模温机上的控制应用案例

PLC+HMI一体机在模温机上的控制应用案例

        模温机即模具温度控制机,最初应用在注塑模具的温度控制上,后随着机械行业的发展,应用在更多种类的加工模具上。根据热流体的不同,可分为运水式模温机以及运油式模温机(本例为运水式)。模温机在各种需要加热模具的生产过程中都是必不可少的设备,因为不平均或不适当的模具温度可能导致铸件尺寸的不稳定,在生产过程中顶出铸件变形,产生压力、黏模、表面凹陷、内缩孔及热泡等缺陷,对生产周期也产生影响,如填充时间、冷却时间及喷涂时间都产生不稳定的变数。模具的寿命也会因受到过冷或者过热冲击而导致昂贵的钢材热裂,加速其老化。在现代化的工厂中,因应市场的竞争,节省人力,提高品质,降低成本的经营策略是必不可少的。模温机的使用,可使模具预热时间减少,提高模具寿命,提高成品表面质量提升及实现完全的自动化生产。

        模温机由水箱、加热/冷却系统、动力传输系统(一般为水泵),液位控制系统以及温度传感器、热液注入口等系统组成。通常情况下,动力传输系统中的泵使热流体从装有内置加热器和冷却器的水箱中到达模具,再从模具回到水箱;温度传感器测量热流体的温度并把数据传输到控制器;控制器调节热流体的温度,从而间接调节模具温度。如果在生产过程中,模具温度超过控制器的设定值,控制器就会打开电磁阀接通进水管,同时可适当开启排气阀以使模具温度回到设定值。如果模具温度低于设定值,控制器就会打开加热器。

在本例使用Samba系列4.3寸一体机控制器的高端运水式模温机中,实现基本功能的基础上,还增加了自动泄压功能、吹气功能、补水功能以及辅助冷却功能,同时增加水泵过载警报、超压警报、电机逆相警报等的功能。这些功能和系统并不是一个个独立进行运作的,每个小系统之间相辅相成,组成一个完整的模温机系统。实现这些功能的关键点具体罗列有四:

  • 基本的流程功能控制
  • 模温机温度控制的准确以及响应时间
  • 辅助功能的实现以及逻辑设计
  • 需要人工处理的报警功能实现以及界面、保存报警的时间记录

不难发现,实现这些功能以及拓展未来可能需要的功能,控制器是核心。

1 、基本的流程控制

基本流程功能分为两块:第一是补水功能,在设备刚启动时,液位传感器可能会检测到热流体灌中可能会有液位不满的情况出现,这时需要控制补水泵工作,直到液位达标;二是水泵在没有补水信号后才可开始工作,同时加热器和冷却使能,通过一定的逻辑控制使出水温度和设定温度一致。

Samba系列的PLC+HMI一体机控制器使用梯形图和功能块结合的模块化编程方式进行编程,逻辑清晰,操作简单,很容易就能实现模温机的基本功能逻辑。

 

2 、模温机温度控制的准确以及响应时间

模温机作为一个加热设备,核心功能当然是加热模具,而衡量核心功能的优劣就要看模温机提供给模具的温度是否准确且稳定。在此前提下,调节稳定所需的时间也是衡量该功能的一项重要指标。这些功能和指标的关键,依然在于控制器上。

调节温度的控制方式有很多种,其中应用最广也是效果最好的控制方式便是PID比例积分微分回路控制。采用比例、积分、微分三个参数来根据实际温度和设定值之间的差值以及累加值让实际温度稳定在设定值上。本身实现回路的算法不难,但除非是非常有经验的控制工程师,否则很难直接设定PID回路中P、I、D三个合适的参数。

使用Samba系列的控制器,无需担心PID调节的实现问题,软件带有PID功能块,可直接完成PID回路的计算。控制器还支持自动调谐计算P、I、D三个参数并自动填入,非常方便。

 

实际测试下来,设备维持温度于设定值80℃,稳定时间为5分钟,稳定后的精度为±0.1℃:

 

3 、辅助功能的实现以及逻辑设计

高端模温机除了基本流程的功能外,还会有相应的处理警报的功能以及保障这些设备功能正常的警报。比如,当压力过大泄压信号开启时,需要泄压输出持续直至泄压指示信号消失;当吹气信号出现时,吹气输出要持续输出,并保证在一个设定温度下工作。

这些功能和基本功能一样,都可以使用梯形图加功能块进行编程;在功能和系统互相叠加影响时,这样的编程方式更有助于厘清之间的逻辑关系。

 

4 、警报功能及界面

虽然基础功能和辅助功能能应对设备可能出现的大多数情况,但设备仍可能出现无法自己消除故障的情况,这时就需要人来处理。此时若是有人机界面显示屏,即方便操作员操作,也方便显示详细的错误情况。

一体机自带触摸显示屏,也带有警报功能。显示屏可以显示警报信息并让操作员进行相关的操作;显示屏界面的编程与逻辑都在同一个软件中进行编程,事半功倍。

 

5 总结

    传统的PLC搭配HMI面板的组合,不仅布线麻烦,占用更多的设备空间,软件编程上还需要在逻辑和界面两个编程软件上分别编程,并作相应变量的地址对应,繁琐的编程占用大量时间。我们的全功能PLC+HMI一体机,将PLC控制功能与HMI面板合二为一,逻辑编程与面板设计合二为一,实现从云端至底层控制的功能,极大地节省时间和空间成本。

Jazz 系列

Jazz 系列

全功能一体化PLC+按键HMI,集成最多40点内置I/O。

HMI

  • 多达60个用户自定设计界面
  • 多语言

PLC

  •  I/O选项包括数字、模拟、高速计数器(轴角编码器)、温度
  •  包含自动调谐PID,根据型号最多可达4个独立回路

通讯

内置端口:

  • 1 miniUSB用于编程

协议:

  • MODBUS协议(取决于附加端口)
  • OPC服务器

附加端口:

  • 1 以太网口
  • 1 RS232/RS485

其他功能:

  • 通过GSM发送短信
  • 3G调制解调器支持
  •  远程访问工具软件

I/O

I / O选项包括数字,模拟,高速计数器,温度。参见下表:

  • 型号与内置I/O

Samba 70

Samba 70

全功能PLC,高分辨率全彩触摸屏,集成内置I/O,性价比高。

HMI

  • 高质量7寸彩色触摸屏
  • 多语言显示
  • 内置警报界面

PLC

  •  I/O选项包括数字、模拟、高速计数器、温度
  •  包含自动调谐PID,多达2个独立回路
  •  可经由数据表进行配方编程和数据记录
  •  MicroSD卡 – 日志、备份、克隆和更多

通讯

内置端口:

  • 1 miniUSB

协议:

  • MODBUS TCP
  • SNMP V1
  • CANopen, CANlayer2, UniCAN
  • BACnet, KNX 和 M-Bus经由网关
  • FB协议: 用于任何第三方协议

附加端口:

  • 1 串口/以太网口
  • 1 CAN总线

其他功能:

  • E-mail & SMS
  • 3G调制解调器支持
  •  远程访问工具软件

I/O

I / O选项包括数字,模拟,高速计数器,温度。参见下表:

  • 型号与内置I/O

Samba 43

Samba 43

全功能PLC,高分辨率全彩触摸屏,集成内置I/O,性价比高。

HMI

  • 高质量4.3寸彩色触摸屏
  • 多语言显示
  • 内置警报界面

PLC

  •  I/O选项包括数字、模拟、高速计数器、温度
  •  包含自动调谐PID,多达2个独立回路
  •  可经由数据表进行配方编程和数据记录
  •  MicroSD卡 – 日志、备份、克隆和更多

通讯

内置端口:

  • 1 miniUSB

协议:

  • MODBUS TCP
  • SNMP V1
  • CANopen, CANlayer2, UniCAN
  • BACnet, KNX 和 M-Bus经由网关
  • FB协议: 用于任何第三方协议

附加端口:

  • 1 串口/以太网口
  • 1 CAN总线

其他功能:

  • E-mail & SMS
  • 3G调制解调器支持
  •  远程访问工具软件

I/O

I / O选项包括数字,模拟,高速计数器,温度。参见下表:

  • 型号与内置I/O

Samba 35

Samba 35

全功能PLC,高分辨率全彩触摸屏,集成内置I/O,性价比高。

HMI

  • 高质量3.5寸彩色触摸屏
  • 多语言显示
  • 内置警报界面

PLC

  •  I/O选项包括数字、模拟、高速计数器、温度
  •  包含自动调谐PID,多达2个独立回路
  •  可经由数据表进行配方编程和数据记录
  •  MicroSD卡 – 日志、备份、克隆和更多

通讯

内置端口:

  • 1 RS232

协议:

  • MODBUS TCP
  • SNMP V1
  • CANopen, CANlayer2, UniCAN
  • BACnet, KNX 和 M-Bus经由网关
  • FB协议: 用于任何第三方协议

附加端口:

  • 1 串口/以太网口
  • 1 CAN总线

其他功能:

  • E-mail & SMS
  • 3G调制解调器支持
  •  远程访问工具软件

I/O

I / O选项包括数字,模拟,高速计数器,温度。参见下表:

  • 型号与内置I/O

Unistream 5 Built-in

Unistream 5 内置

功能强大的PLC+HMI一体机:将PLC、HMI与内置I/O集成在单个设备中,可扩展I/O至最多2048点。

HMI

  • 高质量5寸彩色触摸屏
  • 多语言显示
  • 内置警报界面
  •  PDF浏览器。 Pro版本支持多媒体:视频、音频
  • 可做用户管理

PLC

  •  I/O选项包括数字、模拟、高速、温度和重量测量
  •  本地可扩展多达2048个I/O
  •  远程扩展:经由以太网进行扩展
  •  包含自动调谐PID,多达64个独立回路
  •  可经由数据表进行配方编程和数据记录
  •  MicroSD卡 – 日志、备份、克隆和更多
  • 梯形图和功能块编程,简单易上手

通讯

内置端口:

  • 1 Ethernet TCP/IP
  • 1 Mini USB用于编程
  • 1 USB插槽

协议:

  • MQTT客户端
  • Ethernet/IP
  • MODBUS TCP
  • CANopen、CANlayer2、UniCAN
  • SNMP
  • 通过网关实现BACnet、KNX以及M-Bus
  • Message Composer实现自定义第三方通信协议

附加端口:

  • 1 RS232
  • 1 RS485
  • 1 CAN总线

其他功能:

  • SQL客户端(仅适用于Pro版本)
  • 网络服务器(仅适用于Pro版本)
  •  E-mail & SMS
  • 经由VNC进行远程访问
  • FTP服务器与客户端
  • 3G调制解调器支持

I/O

  • 最多扩展2048个I / O
  • I / O选项包括数字,模拟,高速,温度和重量测量。参见下表:
    • 内置I/O配置
    • Uni-I/O本地扩展模块
    • 远程I/O配置

UniStream 7 Built-in

UniStream 7 内置

功能强大的PLC+HMI一体机:将PLC、HMI与内置I/O集成在单个设备中,可扩展I/O点至最多2048点。

HMI

  • 高质量7寸彩色触摸屏
  • 多语言显示
  • 内置警报界面
  • PDF浏览器。 Pro版本支持多媒体:视频、音频
  •  可做用户管理

PLC

  •  I/O选项包括数字、模拟、高速、温度和重量测量
  •  本地可扩展多达2048个I/O
  •  远程扩展:经由以太网进行扩展
  •  包含自动调谐PID,多达64个独立回路
  •  可经由数据表和采样进行配方编程和数据记录
  •  MicroSD卡 – 日志、备份、克隆和更多
  • 梯形图功能块编程,简单易上手

通讯

内置端口:

  • 1 Ethernet TCP/IP
  • 1 Mini USB用于编程
  • 1 USB插槽

协议:

  • MQTT客户端
  • Ethernet/IP
  • MODBUS TCP
  • CANopen、CANlayer2、UniCAN
  • SNMP
  • 通过网关实现BACnet、KNX以及M-Bus
  • Message Composer实现自定义第三方通信协议

附加端口:

  • 1 RS232
  • 1 RS485
  • 1 CAN总线

其他功能:

  • SQL客户端(仅适用于Pro版本)
  • 网络服务器(仅适用于Pro版本)
  •  E-mail & SMS
  • 经由VNC进行远程访问
  • FTP服务器与客户端
  • 3G调制解调器支持

I/O

  • 最多扩展2048个I / O
  • I / O选项包括数字,模拟,高速,温度和重量测量。参见下表:
    • 内置I/O配置
    • Uni-I/O本地扩展模块
    • 远程I/O配置

Unistream 15.6 Modular

Unistream 15.6 Modular

3步实现一体化控制器:选择HMI面板、添加强大的CPU、再嵌入I/O以及通讯模块。扩展最多可达2048I/O点。

HMI

  • 高质量15.6寸彩色触摸屏
  • 多语言显示
  • 内置警报界面
  • 多媒体支持:视频、音频以及PDF浏览器
  • 可做用户管理

PLC

  • I/O选项包括数字、模拟、高速、温度和重量测量
  •  本地可扩展多达2048个I/O
  •  远程扩展:经由以太网进行扩展
  •  包含自动调谐PID,多达64个独立回路
  •  可经由数据表进行配方编程和数据记录
  •  MicroSD卡 – 日志、备份、克隆和更多
  • 功能块和结构

通讯

内置端口:

  • 2 Ethernet TCP/IP
  • 1 CAN总线
  • 1 Mini USB用于编程
  • 1 RS485
  • 2 USB插槽

协议:

  • MQTT客户端
  • Ethernet/IP
  • MDOBUS RTU & TCP
  • CANopen, CANlayer2, UniCAN
  • SNMP
  • BACnet, KNX 和 M-Bus经由网关
  • Message Composer用于任何第三方协议

附加端口:

  • 最多8路 RS232
  • 最多4路 RS232 + 4路 RS485

其他功能:

  • SQL客户端
  • 网络服务器
  • FTP服务器与客户端
  •  E-mail & SMS
  • 3G调制解调器支持
  •  经由VNC进行远程访问

I/O

  • 最多本地扩展2048个I/O
  • I/O选项包括数字,模拟,高速,温度和重量测量。参见下表:
    • 本地I/O扩展模块
    • 远程I/O模块