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澳大利亞 ESM 公司幫助 YourCoffee 公司將客戶與工廠聯(lián)系起來。圖片來源 ：ESM

作者 | Travis Cox

毫無疑問，人機(jī)界面（HMI）和監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)對(duì)于工業(yè)企業(yè)至關(guān)重要。SCADA 允許工業(yè)企業(yè)能夠本地或遠(yuǎn)程控制工業(yè)過程 ；監(jiān)視、收集和處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) ；通過 HMI 軟件可直接與傳感器、閥門、 泵、電動(dòng)機(jī)等進(jìn)行交互，并將事件記錄到日志文件中。 

多年來，SCADA 系統(tǒng)經(jīng)歷了重大變化，使工業(yè)企業(yè)可以做更多的事情。隨著智能機(jī)器、大數(shù)據(jù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的引入，運(yùn)營(yíng)技術(shù) （OT）和信息技術(shù)（IT）部門發(fā)現(xiàn)他們需要解決相同的問題 ：訪問工業(yè)數(shù)據(jù)，集成更多系統(tǒng)并應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代 SCADA 系統(tǒng)旨在利用最佳控制和 IT 技術(shù)來解決這些問題。

制造企業(yè)正在擁抱現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用平臺(tái)和技術(shù)，在各個(gè)行業(yè)中創(chuàng)建創(chuàng)新的工業(yè)系統(tǒng)。SCADA 系統(tǒng)處于中間位置，可以提供以下功能 ：合并數(shù)據(jù)并與不同的系統(tǒng)集成 ；消除紙質(zhì)表格 ；運(yùn)行高級(jí)邏輯引擎和計(jì)算 ；為更多人提供數(shù)據(jù) ；利用移動(dòng)設(shè)備，連接工廠和人。

SCADA 系統(tǒng)擅長(zhǎng)與可編程邏輯控制器（PLC）和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信。傳統(tǒng)的 SCADA 系統(tǒng)通常會(huì)限制與它們通信的 PLC 品牌。能夠?qū)碜远鄠€(gè)不同 PLC 的數(shù)據(jù)提取到同一個(gè)平臺(tái)上，對(duì)于運(yùn)行人員來說是非常重要的。借助 OPC UA 等現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以將 SCADA 系統(tǒng)連接到這些設(shè)備。 

除了 PLC，與其它一些數(shù)據(jù)源集成對(duì)于 SCADA 也很重要，例如計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng) （CMMS）、企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、制造執(zhí)行 系統(tǒng)（MES）等。連接這些系統(tǒng)并在操作員屏幕上添加情境信息，會(huì)帶來很大收益。

澳大利亞 ESM 的團(tuán)隊(duì)幫助 YourCoffee 公司，將其 Shopify 電子商務(wù)平臺(tái)連接到工廠車間。將配置 RESTful Web 服務(wù) API 的 SCADA 系統(tǒng)，和基于可編程自動(dòng)化控制器 （PAC）的工廠自動(dòng)化平臺(tái)結(jié)合使用， ESM 為 YourCoffee 提供了工業(yè) 4.0 工具，用于連接、 評(píng)估、結(jié)構(gòu)化和控制信息及物理過程，幫助用戶高效實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)目標(biāo)。 

YourCoffee 的客戶訂購(gòu)定制的混合產(chǎn)品，并選擇袋子的尺寸、類型和標(biāo)簽類型。使用 Web 服務(wù)調(diào)用，SCADA 可以利用電子商務(wù)平臺(tái)上返回的 JSON 數(shù)據(jù)。然后將訂單分為基于產(chǎn)品的對(duì)象，用戶可以從中整理出來自不同訂單的幾種產(chǎn)品，并進(jìn)行優(yōu)化，制定出可以減少轉(zhuǎn)換時(shí)間的生產(chǎn)調(diào)度。 

生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算生產(chǎn)混合咖啡所需的時(shí)間、地點(diǎn)和數(shù)量，然后創(chuàng)建烘焙和包裝時(shí)間表。電子商務(wù)平臺(tái)和 SCADA 的結(jié)合，消除了客戶與供應(yīng)商之間的鴻溝，從而提高了供應(yīng)鏈的質(zhì)量和效率。 

通過組合功能并使用現(xiàn)代技術(shù)，工業(yè)企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)無紙化辦公。使用支持結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（SQL）數(shù)據(jù)庫(kù)的 SCADA，可以實(shí)現(xiàn)文書工 作的數(shù)字化。微軟 Excel 工作表或 Access 程序 也可以轉(zhuǎn)換為中央共享應(yīng)用程序。

開發(fā)空中作業(yè)平臺(tái)的 JLG 工業(yè)公司，希望在其制造工廠的一個(gè)軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。該平臺(tái)將統(tǒng)一現(xiàn)有的應(yīng)用和設(shè)備，消除紙質(zhì)表格，提供歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并提供 MES 功能。

系統(tǒng)集成商 MDI 公司，利用 JLG 公司的 ERP 系統(tǒng)、條形碼技術(shù)和配方管理，開發(fā)了 一個(gè)新系統(tǒng)。客戶利用藍(lán)牙從秤上獲取重量樣本，并在完成后打印條形碼標(biāo)簽。然后在下游工作站掃描標(biāo)簽，配方管理系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)自動(dòng)設(shè)置機(jī)器計(jì)算并加載配方。所有數(shù)據(jù)都保存在 MSSQL 服務(wù)器中，并在每個(gè)制造站生成報(bào)告。該方案消除了紙質(zhì)的統(tǒng)計(jì)過程控制圖表和關(guān)鍵區(qū)域的生產(chǎn)計(jì)劃、人工計(jì)算和手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入。

由 于 SCADA 系統(tǒng)可以訪問重要的 OT 數(shù)據(jù)，因此企業(yè)希望在 PLC 附近運(yùn)行更高級(jí)的計(jì)算。例如，經(jīng)營(yíng)天然氣處理裝置的Streamline Innovations 公司，需要將危險(xiǎn)的硫化氫（H2S）轉(zhuǎn)化為化肥級(jí)硫。最開始， 它希望采用在 PLC 上編寫的自動(dòng)化平臺(tái)。但是，這無法進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算以提供基于模型的控制，因此無法實(shí)現(xiàn)半自主操作，也無法對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 

Streamline 公司轉(zhuǎn)向了可以運(yùn)行多個(gè) Python 腳本的 SCADA 平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的 計(jì)算。例如，對(duì)泵振動(dòng)進(jìn)行快速傅立葉變換分析，根據(jù)從美國(guó)國(guó)家氣象局下載的天氣預(yù)報(bào)來確定最佳工作溫度，這在 PLC 中似乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。出現(xiàn)問題時(shí)，警報(bào)自動(dòng)通知將通過 Twilio 發(fā)送給操作人員和工程師。 

訪問數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的，并且智能手機(jī)和平板電腦的使用正在不斷增加。實(shí)際上，移動(dòng)設(shè)備已取代臺(tái)式機(jī)成為上網(wǎng)和查找信息的首選方式。這種模式轉(zhuǎn)換在工業(yè)領(lǐng)域中也正在發(fā)生。

▎移動(dòng)應(yīng)用程序使用戶可以從任何地方控制 SCADA。

美國(guó)南加州的圣貝納迪諾縣正在為其垃圾掩埋場(chǎng)尋找下一代可視化和控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有設(shè)備很舊，需要升級(jí)，并且沒有易于使用的 HMI 或 數(shù) 據(jù) 可 視 化。任 務(wù) 很 明 確 ：需要 一種靈活的體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)允許利用 HTML5 本身所具有的可視化功能，以使用任何基于瀏覽器的現(xiàn)代設(shè)備。 

通過使用中心輻射型模型、現(xiàn)場(chǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)和云 平臺(tái)，Corso Systems 和 SCS  Engineers 公司為該縣提供了完整的企業(yè)解決方案。SCS 使用航空數(shù)據(jù)來組合各種廢物設(shè)施的地形圖、2D 圖像、3D 渲染、GIS、 熱成像、近紅外（NIR）和甲烷泄漏檢測(cè)。 

在飛越該縣的垃圾場(chǎng)，上傳圖像并繪制了設(shè)施圖之后，SCS 和 Corso 公司能夠嵌入 2D 圖像和 3D 渲染圖。這使用戶可以從任何地方使用任何現(xiàn)代設(shè)備訪問數(shù)據(jù)。此外，該團(tuán)隊(duì)還能拍攝這些渲染圖像并將其應(yīng)用到微軟 HoloLens VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）頭戴設(shè)備中，從而使圣貝納迪諾縣的決策者能夠在他們的辦公室身臨其境的感受到現(xiàn)場(chǎng)。該試點(diǎn)的成功，使項(xiàng)目擴(kuò)展到了其它 27 個(gè)縣。

SCADA 系統(tǒng)具有獨(dú)特的功能，不僅可以將數(shù)據(jù)連接在一起，還可以將人員連接在一起。使用具有無限許可模式的現(xiàn)代 SCADA 系統(tǒng)，OT 和 IT 部門可以訪問所需的數(shù)據(jù)。隨著新挑戰(zhàn)的出現(xiàn)，企業(yè)希望通過建立新項(xiàng)目來解決這些問題。 

生產(chǎn)建筑材料的 Lafarge Holcim 公司在全球雇傭了 7 萬多名員工。在一次重組過程中，該公司希望管理其在全球 6 個(gè)地點(diǎn)的 近 300 名員工的工作。由于該公司計(jì)劃設(shè)立一個(gè)中央 SCADA 服務(wù)器，來管理所有就地 SCADA 服務(wù)器，因此它決定創(chuàng)建一個(gè)連接工廠數(shù)據(jù)與人員和管理數(shù)據(jù)的應(yīng)用。 

主要應(yīng)用具有 3 個(gè)基本流程 ：1）任務(wù)，由工廠經(jīng)理提出請(qǐng)求（協(xié)助，技術(shù)研究）；2）活動(dòng)，誰負(fù)責(zé)哪個(gè)主題 ；和 3）時(shí)間表，顯示已完成的工作，并實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)將來會(huì)發(fā)生的情況。現(xiàn)在已有將近 600 人在使用該應(yīng)用，它是一個(gè)突破常規(guī)思維的應(yīng)用的好例子。 

先進(jìn)的 HMI/SCADA 軟件利用現(xiàn)代技術(shù)和開放標(biāo)準(zhǔn)，可完成比舊版軟件更多的工作。為了從 SCADA 軟件中獲得最大收益，需要識(shí)別挑戰(zhàn)，構(gòu)建解決方案以應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)價(jià)值。擁抱新技術(shù)將使運(yùn)營(yíng)從應(yīng)用中獲得更多價(jià)值，并允許在整個(gè)企業(yè)中進(jìn)行更多訪問。