广州键盘价格联盟

ioT 时代,工业设备如何实现移动多屏的人机交互?

智造商2018-11-14 11:12:14

经常关注本刊的朋友大概了解,麥總本人主要的背景还是以运控设备(如伺服方面)为主,不过在这个“智能制造”的大环境下,请允许俺也追一下当下的热点,紧随下潮流。本期,我就和大伙谈谈关于在工业设备上如何实现移动、多屏与设备之间的人机信息交互。


关于这个话题,我们有必要先回顾下传统工业自动化系统中的网络架构,因为,事实上如果抛开“移动”和“多屏”这两个词,在传统工业自动化系统中,已经借助成熟的网络拓扑和人机界面或工控机产品实现人机交互了,只不过,是基于相对固定位置的屏幕,并且屏幕数量相对受限。




这种限制,其实是和传统工厂制造体系较为封闭且基于本地的网络架构有很大关系的。比如上面这张示意图,所展示的是一个比较典型工厂设备控制系统拓扑图,在这样的架构中,我们基本上可以把系统分为三层,一个是设备层,在图下半部分,比如I/O、现场的阀门、变频驱动器和伺服驱动器等等;另一个就是控制层,就是图中的 Controller;再一个就是信息层了,如图中的以太网交换机和 HMI,有时可能还会有工控机啥的。


在实现人机界面 HMI 的信息交互过程中,主要有几个主要部分:

  • 设备层元件,接收控制层指令并按照要求执行和完成相应的工艺动作,并将现场传感信号采集反馈给控制层;

  • 控制层,主要是各种控制器,从信息层获取控制信息,完成对现场设备组件的控制,并将现场采集数据处理并传送(分享)到信息层网络;

  • 用户界面 UI(User Inerface) ,人员交互的接口,通常以图形界面的方式展示获取的设备信息,同时接收操作人员在 HMI (或工控机)上的输入指令、并将其发布到控制层。

  • 而在控制器与 HMI 之间的数据信息交互的重要媒介,就是构成信息层网络的网关接口,通常现在都为网络交换机。

  • 除此以外,如果需要对这些信息进行追溯和记录分析,则需要在信息层上布置工控机或者服务器了。




这几年工业网络的一个重大进化,就是工业以太网带宽和速度的巨大提升,这一方面使得我们可以将更多的屏幕接入信息网络,同时直接促成了三层网路(设备层、控制层到信息层)的融合,也就是说从现场设备到人机界面,不再需要通过控制器的中转,而是通过网关接口更直接的连接,现在已经有很多、且将来也会有越来越多的现场设备将具备接入网络的能力。


而当这个系统由于接入的设备越来越多,系统越来越复杂,同时需要多个客户端(屏幕)监控时,这时基于服务器的数据库系统也就是必要的了。这就是我们通常说的 MES 系统。


而进入到 ioT 时代,另外一些影响着工业系统的变化,则来自电讯网络、尤其是移动通信技术和智能终端设备(比如智能手机)的发展,它们使我们有可能将局限在工业现场的信息网络拓展到整个 internet,并可以通过各类移动通讯设备流畅的浏览大量设备信息。



如果我们的现场设备控制系统具有一定的信息化程度,如上图所示,已经具备了比较完整的信息层架构,比如基于内网的服务器和客户端,那么可以将这台服务器接入互联网;这样,通过任意一台接入 internet 的智能设备(如:PC、智能手机、Pad等),基于安全的网络拨号,都是可以访问现场设备信息的。




而至于在这些智能终端上的设备信息展示,这其实和传统工控类 HMI 的页面是类似的,需要考虑到用户界面 UI 的适配,如果是 PC,或许可以使用与现场客户端相同的 UI,而如果是智能手机或Pad,则需要根据操作系统的不同单独开发定制了,当然也可以基于 Html5 进行跨平台的开发。



事实上,我们很多工业现场信息化程度并不太高,如上图所示,基本不具备什么信息层架构,大部分都处在单机运行状态,以前可能基本从没考虑过什么设备信息化的生产数据分析和管理,这种情况下,要实现多屏、移动的人机交互,则可以不需要搭建现场信息网络,直接通过网关将设备接入 internet,借助电信网络与同样在 internet 上的服务器进行数据交互,这台服务器可以是一台工业现场服务器,也可以从专门的服务器运营商租用或购买使用权限,但无论如何它都是挂在 internet 上的,我们称之为“云服务”。通过对这台云服务的访问,任何一台接入 internet 的智能设备(如:PC、智能手机、Pad等),都是可以与现场设备进行信息交互的,同样在这些智能终端上的设备信息展示,也需要考虑到用户界面 UI 的适配。




所以,从上面的浅析可以了解,要实现工业设备中多屏、移动的人机交互,基本需要这几个主要部分:

  1. 带有网络接口设备层元件

  2. 控制器与其所控制的设备

  3. 网关接口

  4. 基于 internet 的云服务器

  5. 用户界面 UI(User Inerface)


前两个是基于现有控制系统的,而后面三个则是在此基础上需要增设的互联网产品和服务。


当通过这样的方法实现了多屏、移动的人机交互时,我们事实上借助 internet 互联网重新构建了信息层架构,这一方面替代了复杂的现场信息网络架设,另一方面超越了地理位置的限制,更方便实现多个现场、多台设备生产线数据信息平台的统一、整合。


那么问题来了,要构建这样一个“工业制造+互联网”的 ioT 系统,是否必须基于完整的设备控制系统呢?是否需要涉及多个产品、服务供应商呢?


咱后面慢慢聊......


mcrazy

友情链接

Copyright © 广州键盘价格联盟@2017