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基于 IEC 61499 的开放自动化 应用案例
多年来,业界对于开放自动化有许多的研究和实践,本节通过几个实际案例进一步阐释业界对于开放自动化的最新研究成果。
- 项目背景
多年前埃克森美孚的研究和工程部门公开倡议开发一个全新的、基于标准的过程控制架构。2014年他们编制了一个基本特性文件,在2015年的ARC论坛上发布,受到相当的关注,得到具有相同要求的其它最终用户的支持。随后,埃克森美孚委托美国开放集团(The Open Group)组织一个新的标准化活动,面向流程工业中业务和技术的挑战,开发一个新的系列标准。为此,开放集团创建了开放流程自动化论坛OPAF(the Open Process Automation™ Forum),专注于开发一个基于标准的、开放的、安全的、可互操作的过程控制体系结构,如图15所示。这是一个以大型最终用户为主,加上流程自动化供应商组成的组织,以解决石油天然气,炼油化工,冶金和矿业,制药、食品饮料、造纸等流程自动化行业的技术和业务问题,讨论这些行业的客户及组织所面临的真正挑战。
2. 技术特点
开放流程自动化(OPA)有四个关键概念:互操作性、互换性、组态的移植性、应用程序的移植性。 在OPAF新开发的标准O-PAS V2.0和V2.1(关于组态的移植性)中着重于对不同的自动化部件和系统进行 控制策略的移植。在O-PAS的标准中,所谓的移植性是指从软件供应商购买的应用软件,能按照应用的许可协议在一个公司内部的各种控制系统之间移植。如果经过最终用户的识别、判断和认可,就可 以将他们的知识产权以控制策略的形式进行移植。O-PASV2.0和V2.1中用到的已有标准包括:IEC 61131-3 (用于控制概念)、IEC61499(用于执行协调)和IEC61804(用于仪表/过程控制功能块)。未来的O-PASV3.0将着重于应用程序的移植性。
为了验证OPA的关键概念,埃克森美孚在洛马的配合下建立了一个系统集成实验室,共有10家公司,包括ABB,ANSYS,AspenTech,Inductive Automation,Intel,NXTcontrol,R Stahl,RTI,施耐德电气和WindRiver等提供了供集成的软件、硬件等部件,目标就是探索关键技术的可行性。利用现有的标准(OPC UA、DDS、IEC 61499 等),实验室采用树莓派的部件,然后集成各公司提供的工业用部件。而各种功能,则分布在不同的部件中,见图16验证系统架构。
验证系统架构中的硬件设备,如分布式控制节点DCN1,DCN2,DCN3都支持IEC61499运行环境。
3. 项目结论
这表明开放流程自动化(OPA)架构已经由概念转化为正在运行的概念验证系统。在工业自动化界已经讨论了十多年的开放自动化系统的可能性,正在一步一步的变为现实。对于流程自动化行业这不啻为一件激动人心的事件。
以上实验验证了开放流程自动化(OPA)的几个关键技术,之所以能取得符合预期的结果,重要的原因在于基于 IEC 61499 的软件工具已臻于成熟。