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產(chǎn)品型號: EMILE MAURIN18-011-12
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更新時間:2024-05-19
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直供中國*銷售Crane KS1A00809H0000
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為了實現(xiàn)IIoT的這些優(yōu)勢,設(shè)計團隊必須依賴多項核心技術(shù)。無論是在構(gòu)建在線監(jiān)控系統(tǒng)、智能制造機器,還是測試物理或機電系統(tǒng),一個關(guān)鍵的共性都是對邊緣智能的需求。系統(tǒng)復雜,就需要做出實時決策。例如,在風力渦輪機葉片的結(jié)構(gòu)測試中,采集量高分辨率模擬波形數(shù)據(jù)的能力對于理解葉片行為特征至關(guān)重要。同時,我們需要處理這些數(shù)據(jù),為控制系統(tǒng)提供輸入,使得系統(tǒng)能夠驅(qū)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(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)將在邊緣側(cè)進行存儲、處理、分析和響應(yīng)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(shù)據(jù)傳輸,用戶必須將決策權(quán)下放到部署在設(shè)備處或附近的邊緣節(jié)點。
圖1.到2019年,至少有40%的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)將在邊緣進行存儲、處理、分析和響應(yīng)。
多年來,NI投資了兩個高質(zhì)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(nèi)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(diào)理,因此用戶可以通過任何總線連接任何傳感器或設(shè)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(shù)據(jù)采集的理想選擇。
然而,當我們開始著手實現(xiàn)這些系統(tǒng)時,新的挑戰(zhàn)不斷涌現(xiàn) - 特別是在系統(tǒng)物理尺寸不斷增、傳感器數(shù)量不斷增加的情況下。我們?nèi)砸越Y(jié)構(gòu)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(gòu)配備傳感器,以測量應(yīng)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(guī)模應(yīng)用,我們可能需要在整個系統(tǒng)中部署數(shù)百甚至數(shù)千個傳感器。在采集所有這些數(shù)據(jù)時,我們還需要能夠?qū)崟r處理這些數(shù)據(jù),以便我們可以為控制系統(tǒng)的所有執(zhí)行器提供輸出控制。
嘗試開發(fā)此類系統(tǒng)時會遇到一些挑戰(zhàn)
● 將數(shù)千個通道和眾多測量系統(tǒng)同步在一起
● 同步控制系統(tǒng),以便在正的時間進行所有操作
● 將測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)同步在一起
隨著系統(tǒng)不斷擴展以及應(yīng)用的測量和控制系統(tǒng)不斷增加,這些挑戰(zhàn)進一步加劇。測量系統(tǒng)之間以及控制系統(tǒng)之間的同步并不是一項新挑戰(zhàn)。今天,我們通??梢酝ㄟ^基于信號的方法來實現(xiàn)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(jié)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(wǎng)等通用標準的協(xié)議。以太網(wǎng)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(zhàn),工程師開發(fā)出一個以太網(wǎng)定制版本,通常稱為硬實時以太網(wǎng)。典型的例子包括EtherCAT、PROFINET和EtherNet/IP。這些以太網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)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(yīng)商的不同設(shè)備不能在同一網(wǎng)絡(luò)上運行。
解決這一同步挑戰(zhàn)的新技術(shù)目前正在推向市場,這一技術(shù)稱為時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)。 TSN是標準以太網(wǎng)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(wǎng)相同的低延遲和帶寬保證。具體而言,TSN提供三個關(guān)鍵組件基于時間的同步、流量調(diào)度和系統(tǒng)配置。同步功能基于IEEE 1588精時間協(xié)議配置文件,通過網(wǎng)絡(luò)提供亞微秒同步。此外,流量調(diào)度和系統(tǒng)配置提供了定的數(shù)據(jù)通信,因此用戶可以調(diào)度和優(yōu)先處理網(wǎng)絡(luò)上的時間敏感數(shù)據(jù)(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(wǎng)流量的融合。由于TSN是以太網(wǎng)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(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。這意味著測量或控制系統(tǒng)上的單個口可以執(zhí)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(yè)應(yīng)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(huán)控制要求至關(guān)重要?;跁r間的以太網(wǎng)同步還可以免除基于信號的同步所需的布線,與傳統(tǒng)監(jiān)控應(yīng)用和物理系統(tǒng)測試(如結(jié)構(gòu)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(xiàn)更簡單、經(jīng)濟高效的解決方案。
圖2.時間敏感網(wǎng)絡(luò)是標準以太網(wǎng)的更新版,包括基于時間的同步、流量調(diào)度和系統(tǒng)配置。
NI的產(chǎn)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(chǎn)品。 用戶可以將這些新控制器添加到TSN網(wǎng)絡(luò),并支持數(shù)據(jù)同步和定性通信,使其成為理想的IIoT邊緣節(jié)點TSN的引入是解決整個系統(tǒng)同步挑戰(zhàn)的重要一步。開發(fā)這些系統(tǒng)的工程師還在關(guān)注如何降低整體系統(tǒng)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(tǒng),因此工具、編程環(huán)境和數(shù)據(jù)采集機制之間彼此獨立。 PLC等控制系統(tǒng)通常采用IEC 61131-3語言編程,可對單點數(shù)據(jù)進行操作。這種類型的數(shù)據(jù)非常適合控制應(yīng)用,但不適合提取信息 - 因此我們需要波形數(shù)據(jù)。同樣,測量系統(tǒng)使用波形數(shù)據(jù)提供所需的信息,但并不適用于發(fā)送單點控制信號或定地對單點控制信號作出反應(yīng)。
測量和控制系統(tǒng)的這一特性非常直觀明了。過去幾年,測量和控制系統(tǒng)的融合進度非常緩慢。每個系統(tǒng)都增加了新的功能,以便更多的測量系統(tǒng)可以具有一些控制功能,或控制系統(tǒng)具有部分測量功能。隨著新CompactRIO控制器的發(fā)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(xiàn)定性控制應(yīng)用之外,新的控制器還可以使用易用且功能強的NI-DAQmx驅(qū)動程序進行編程,從而實現(xiàn)測量應(yīng)用。 NI-DAQmx不僅僅是一個基本的硬件驅(qū)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(xiàn)強的定時和同步功能,并執(zhí)行高控制和監(jiān)測任務(wù)。對于需要同步高通道數(shù)系統(tǒng)、開發(fā)基于決策的記錄儀或自動化實驗室實驗的用戶,數(shù)百個示例、充滿活力的社區(qū)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(cè)采集、處理、記錄和響應(yīng)輸入的數(shù)據(jù),從而終降低系統(tǒng)成本和復雜性在范圍內(nèi),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(shè)備和全面的安全管理系統(tǒng)相融合,才能更好地滿足未來智能工廠的發(fā)展需求。
KROHNE的儀表設(shè)備與安全管理系統(tǒng)是如何滿足未來工廠的安全管理需求的呢?
科隆公司已經(jīng)將與安全相關(guān)的要點融入到我們的測量儀表產(chǎn)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(xiàn) SIL 功能,不僅需要特定的工程和電路設(shè)計,還需要對各種類型儀表的細節(jié)有深刻的理解。在過去的數(shù)年,科隆公司對于不同的測量技術(shù)和儀表類型在各種嚴苛應(yīng)用中所體現(xiàn)的性能,積淀深厚;此外,還持續(xù)地將這些經(jīng)驗注入到新產(chǎn)品的研發(fā)之中。我們所制造的 SIL 儀表,已經(jīng)在廣泛的測試和現(xiàn)場使用中得以證明,其高質(zhì)量且可靠的運行,可以盡可能地降低與安全相關(guān)的應(yīng)用的風險。
所有的現(xiàn)場儀表依據(jù) IEC 61508 的 SIL 2/3 標準而設(shè)計研發(fā)。
市場上為數(shù)不多的科里奧利質(zhì)量流量計,在具備無線監(jiān)控功能的同時,也可被用安全相關(guān)的應(yīng)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(yōu)化維護的工作量。
OPTIMASS — 科里奧利質(zhì)量流量計域中的翹楚
多年以來,OPTIMASS 系列在幾乎所有的相關(guān)應(yīng)用中嶄露頭角??坡」驹谌S度的范圍內(nèi)提供性能出色且高精度的質(zhì)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(yīng)對常規(guī)工況或嚴苛應(yīng)用,如強腐蝕性介質(zhì)、含氣量各異的多相流體,以及復雜流態(tài)。
遠程設(shè)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(guān)的過程自動化設(shè)備的調(diào)試和維護。因此,MFC 400 轉(zhuǎn)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(diào)制的 HART® 信號來更改與安全相關(guān)的數(shù)據(jù),甚至可以方便地從控制室中完成此數(shù)據(jù)修改。因此,操作人員無須親赴現(xiàn)場去修改任何與安全相關(guān)的參數(shù)設(shè)置。
無論是通過 HART® 通信、就地顯示面板或者是使用 OPTICHECK 服務(wù)工具,都要求所有層的訪問都必須設(shè)置有保護密碼。
功能更強的在線自診斷
根據(jù) IEC 61508/61511 標準所研發(fā)的 OPTIMASS 系列科氏力質(zhì)量流量計,被設(shè)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(xù)的信號監(jiān)測、冗余的參考和校準數(shù)據(jù)所有的儀表參數(shù)設(shè)置都被冗余存儲,可以隨時更換轉(zhuǎn)換器且無須再次手動組態(tài)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。
提升就地組態(tài)便利性的新理念
所有的 OPTIMASS 科氏力流量計遵循參數(shù)智能化的理念高頻使用的參數(shù),出現(xiàn)在運行界面的層,通過這個清晰的結(jié)構(gòu)可以方便地訪問相關(guān)的其他參數(shù)。
低頻使用的參數(shù),被放置在“家”菜單層上顯示。結(jié)果就是,操作人員節(jié)省了儀表組態(tài)和設(shè)置的時間,同時減少了意外的誤操作。
關(guān)注可靠性
*進的含氣管理系統(tǒng) (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(wěn)高效運行同樣至關(guān)重要。過去,科氏力流量計在技術(shù)上無法測量含氣的液體;當介質(zhì)中的含氣量超過 4 – 5% 時,多數(shù)儀表就停止工作。于 2012 年,隨著適用于全系列 OPTIMASS 科氏力質(zhì)量流量計的含氣管理系統(tǒng)(EGM™)的發(fā)布,這一挑戰(zhàn)得以解決。科隆公司的 OTPIMASS 系列提供應(yīng)對所有流態(tài),0 ~ 100% 任一含氣量的 — 標準功能。
關(guān)注在全生命周期內(nèi)實現(xiàn)更好的測量性能
myDevice –智能化的服務(wù)工具
全系列的 KROHNE OPTIMASS 質(zhì)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(wù)工具,將幫助您在現(xiàn)場實現(xiàn)更為便捷地調(diào)試、驗證和監(jiān)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(chuàng)建詳細的維護計劃。
KROHNE全生命周期服務(wù)為您實現(xiàn)價值再提升