Интернет-ориентированные системы управления

Термин IICS (Industrial Internet Control Systems), можно описать как системы управления на базе промышленного интернета. Это практическая реализация концепции IIoT для целей промышленной автоматизации. Еще одно новое понятие в сфере OT/IT – это OOC (Outcome Optimizing Control), которое означает новые возможности систем управления за счет использования внешних данных для анализа и оптимизации.

IICS/OOC не просто очередные модные словечки, придуманные чтобы «продавать» старые решения в новую эпоху, но представляют собой новую парадигму мира промышленной автоматизации, переход от традиционной концепции изолированных управляющих систем к управлению через Интернет.

IICS/OOC являются результатом естественной эволюции систем управления. Если бросить взгляд в прошлое то очевидно, что успехи компьютерных технологий сделали возможными все более сложное и эффективное управление агрегатами и процессами. PLC и DCS явились результатом инноваций в современной вычислительной технике. Контроллеры PAC появились в результате снижения стоимости, размеров и энергопотребления процессорных плат при значительном повышении их производительности, что сделало их еще одной важной вехой в этом развитии. В настоящее время, благодаря развитию и повсеместному распространению глобальных сетей, на заре эры промышленного интернета, стало возможным управление системами систем, которые интегрированы в единую платформу аналитики и оптимизации.

Как это работает? Упрощенно, работа IICS/OOC может быть представлена в виде нескольких последовательных шагов:

  • 1-й шаг. Увидеть: получить информацию о состоянии оборудования или ходе технологического процесса через входные модули систем сбора данных или контроллеров;
  • 2-й шаг. Подумать: рассчитать, что оборудование или процесс должны сделать дальше;
  • 3-й шаг. Сделать: через выходные модули системы воздействовать на оборудование или процесс;
  • 4-й шаг. Оптимизировать: при использовании IICS/OOC появляется возможность выйти за пределы ограничений локальной системы управления для определения характера поведения активов в ответ на динамически изменяющиеся рыночные условия и для достижения более широких бизнес-целей.

Каковы, на сегодняшний день существующие ограничения традиционных систем управления, которые создают предпосылки для замены их на интернет-интегрированные решения?

Ограничения традиционных системКак решает это в IICS/OOC
Ограниченный объем доступных данных. Контроллеры или HMI-системы получают ограниченный объем данных из входных модулей. Традиционные системы не рассчитаны на простую интеграцию с бизнес-системами или сторонними источниками важных производственных данныхТехнология Field Agent позволяет, используя безопасное соединение, получать доступ не только к данным машинного уровня, но также к бизнес-системам, любым данным опубликованным в Интернете и к глобальным ресурсам расширенной аналитики
Устаревшие программные языки. Современные системы управления ограничены в своих возможностях по расчету и хранению аналитики из-за используемой программной платформы, ориентированной на чисто инженерное применениеИспользуется модель параллельных приложений, когда аналитика исполняется независимо от работы исполняемого контроллерного кода. Аналитическое и исполняемое приложение взаимодействуют друг с другом, но не смешиваются. Аналитические приложения разрабатываются в принципиально иной программной среде
Ограничение одним агрегатом или производством. Традиционные контроллерные системы управления, дополненные функционалом HMI и SCADA, не дают возможности пользователям просматривать данные из других агрегатов или технологических процессовПредлагается глобальная облачная платформа Predix, посредством которой пользователи могут создавать алгоритмы, способные решать проблемы машинного уровня вне зависимости от географического расположения источников генерируемых данных

IICS базируются на 2-х китах: индустриальной облачной платформе Predix и программно-аппаратной технологии безопасного подключения промышленных активов – Field Agent.

FA представляют собой шлюзы для подключения операторских панелей, индустриальных компьютеров и промышленных контроллеров через защищенное интернет-соединение к сервисам облака.

Имеются 3 вида устройств: MFA (законченное решение шлюза), EFA (встраиваемое в контроллеры и индустриальные компьютеры) и VFA (виртуализированный, для использования в серверах).

Mini Field AgentiPC Field AgentControl Server VFA
ARM 600МГц, 512 МБ RAM, ОС Linux,
100-500 DINT
OPC UA и Modbus TCP
1.0 ГГц, 4 Гб RAM, Windows 7, более 1000 переменных,
150 протоколов
Intel Xeon 4…36C/8…72T, 32…256 ГБ RAM, 400…3200 ГБ SSD, 19” Rack, SCADA/MES

Таким образом, предлагается целая линейка устройств FA, в зависимости от их мощности и назначения, набора интерфейсов к нижнему уровню управления, способности обмениваться и буферизировать данные, выполнять локальную (Edge) аналитику. Основной интерфейс – проводной и беспроводной Ethernet, (RS-232/485 и другие протоколы могут быть добавлены с использованием Predix Machine SDK). Устройства имеют низкое энергопотребление и предназначены для применения в жестких промышленных условиях.  Технология FA поддерживает функции буферизации и автоматического восстановления соединения с облаком (“Store and Forward”). Поставляется со встроенной Predix машиной, которая настраивается через web-консоль как обычный роутер.

После регистрации в Predix и получения учетной записи, доступен Predix Edge Manager – служба облака, которая является единой точкой входа для удаленного мониторинга, конфигурации, обслуживания, администрирования на уровнях устройства и облака, настройки безопасности, обмена FA и Predix и получения актуальных обновлений.

Кроме этого, GE поставляет новый класс управляющих устройств АСУТП – «Predix Ready» или «Outcome Optimizing» контроллеров CPE400/CPL400 которые используют облачную платформу GE для расширенной бизнес-оптимизации, мощной аналитики и цифрового моделирования.

Эти контроллеры предназначены для использования в IIoT и IICS системах, когда необходимо не просто управлять технологическими процессами, но также обеспечивать надежную, безопасную коммуникацию с интернет-сервисами и исполнять локальную быструю аналитику.

Основное отличие модели CPL400 от CPE400 заключается в том, что он не строго ориентирован на индустриальную облачную платформу GE Predix, а позволяет обмениваться данными с собственными локальными хранилищами данных или с публичными облачными ресурсами по выбору пользователя.

Контроллеры построены по СОМ-технологии, обеспечивающей работу в жестких промышленных условиях от -40 до 70 оС, в основе устройства лежит 4-х ядерный процессор 1,2 ГГц AMD, имеется 64 Мб ОЗУ, 5 портов Ethernet и 1 IICS/IIoT порт для облака, 2 порта USB. Устройства рассчитаны на обмен с внешним вводом/выводом по PROFINET с поддержкой MRP или по протоколу EGD. Данные из контроллеров проще всего получить, используя интерфейс OPC UA.

CPЕ400/CPL400 работают в качестве управляющего контроллера под управлением стандартного runtime движка PACSystems в сочетании с исполнением приложения недетерминированного модуля сопроцессора. Данные OPC UA передаются в двух направлениях по виртуальной сетевой карте между PACSystems runtime и приложением модуля сопроцессора, работающего под ОС Linux.

Таким образом, CPЕ400 поставляется со встроенной Predix машиной, а у CPL400 ядро Linux свободно программируемое.

Обе версии поддерживают традиционную удобную инженерную среду разработки приложений по управлению процессами GE Machine Edition, исполняемые модули которой функционируют на движке PACSystems runtime.

Контроллер CPL400 является практической реализацией концепции GE об открытых решениях IIoT, предоставляя пользователям свободную вычислительную платформу для IT приложений. С этой целью ядро на Linux имеет интерпретатор скриптов на Python, снабжено внутренней БД SQL Lite и web-сервером Apache, который предоставляет веб-страницы с данными реального времени и историей. Этот «Outcome Optimizing» контроллер позволяет организовать обмен данными с облачными платформами GE Predix, Microsoft Azure или AWS, а также дает возможность разработать собственное, локальное, специализированное интернет-решение.

 

Основная информация для заказа:

Номер по каталогуОписание
Интернет-шлюзы MFA
ICMFA000000Ethernet шлюз доступа к облаку Predix, без WiFi
ICMFA001000Сотовый 4G LTE шлюз доступа к облаку Predix, без WiFi, без SIM
ICMFA001EU0Сотовый 4G LTE шлюз доступа к облаку Predix, с WiFi, без SIM, только Европа
ICMFA001003Сотовый 4G LTE шлюз доступа к облаку Predix, Vodaphone SIM
ICMFA002EU0Шлюз доступа к облаку Predix по WiFi, только Европа
ICMFAMGMT1YRГодовой контракт на подключение к Predix Edge Manager
ICFAMAMODBUSRTUModbus RTU адаптер Predix машины
«Outcome Optimizing» контроллеры
IC695CPE400Контроллер PACSystems RX3i Rackless CPU, 6 Ethernet ports, PREDIX enabled, mounting plates
IC695CPL400Контроллер PACSystems RX3i Rackless CPU, 6 Ethernet ports, Linux Edge, mounting plates



Ссылки на брошюры GE:

  1. Каталог (скачать).
  2. Шлюзы MFA (скачать).
  3. PACSystems RX3i CPE400 (скачать).
  4. PACSystems RX3i CPL400 (скачать).
  5. Кибербезопасность контролеров РАС (скачать).

Основная техническая документация:

    1. GFK-2993 Field Agents User Guide User Guide.
    2. GFK-3017 Field Agents Upgrade Guide.


Скачать