模塊類型包（MTP）在(zai)流(liu)程(cheng)工(gong)業(ye)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)日(ri)益(yi)廣(guang)泛(fan)，首(shou)批(pi)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)的(de)成(cheng)功(gong)實(shi)施(shi)就(jiu)很(hen)好(hao)地(di)證(zheng)明(ming)了(le)這(zhe)一(yi)點(dian)。然(ran)而(er)
，潛(qian)在(zai)用(yong)戶(hu)麵(mian)臨(lin)著(zhe)必(bi)須(xu)充(chong)分(fen)熟(shu)悉(xi)該(gai)項(xiang)標(biao)準(zhun)以(yi)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)其(qi)優(you)勢(shi)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。另(ling)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)，不(bu)同(tong)的(de)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)很(hen)容(rong)易(yi)引(yin)起(qi)混(hun)淆(xiao)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)已(yi)有(you)項(xiang)目(mu)中(zhong)。本(ben)概(gai)述(shu)頁(ye)全(quan)麵(mian)介(jie)紹(shao)了(le)倍(bei)福(fu)基(ji)於(yu) PC 的控製技術在新項目和已有項目現場輕鬆實施模塊化過程裝置結構的多種方式。

　　新建項目中的 MTP 過程裝置結構

　　MTP 方案可以幫助用戶新產品快速上市
、suoduanweixiushijianbingjiangdidanyuanhuashengchanchengben。zhezaixinjianxiangmuzhongyouweiyouli，yinweizhexiexiangmuzhongshiyongdezhuangzhiwanquancaiyongmokuaihuasheji。zhezhongjiegouyougegedulideguochengzhuangzhizujian（PEA 或簡稱為模塊）組成
，通過符合 MTP 標準，以最小的工程量實現最大的靈活性。打包的 AML 文件詳細描述了所有功能、各個控製組件、通信層麵和模塊結構。總流程編製層（POL）利(li)用(yong)這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)

，完(wan)全(quan)獨(du)立(li)於(yu)製(zhi)造(zao)商(shang)地(di)自(zi)動(dong)將(jiang)模(mo)塊(kuai)集(ji)成(cheng)到(dao)流(liu)程(cheng)中(zhong)，並(bing)實(shi)現(xian)即(ji)插(cha)即(ji)用(yong)功(gong)能(neng)。除(chu)了(le)標(biao)簽(qian)映(ying)射(she)之(zhi)外(wai)，還(hai)可(ke)以(yi)生(sheng)成(cheng)具(ju)有(you)統(tong)一(yi)外(wai)觀(guan)的(de)用(yong)戶(hu)界(jie)麵(mian)。唯(wei)一(yi)需(xu)要(yao)手(shou)動(dong)處(chu)理(li)的(de)是(shi)功(gong)能(neng)的(de)編(bian)製(zhi)
，它(ta)通(tong)常(chang)通(tong)過(guo)步(bu)驟(zhou)鏈(lian)編(bian)程(cheng)實(shi)現(xian)。

　　MTP 方案不僅適用於新建過程裝置，而且對於已有項目還具有可自動集成到控製層的優勢。POL 功能通常會被整合到現有的 SCADA 或 DCS 係統中。因此，在更新軟件後
，現有的過程裝置就能夠即插即用地將 MTP mokuaijichengdaoliuchengzhong，congerjianhuakuozhanchengxu。youcichanshengdehunhejiagoujieheleliangzhedeyoudian
，bingkegenjuxuyaozhubukuozhan。zheyeyiweizhebuzaixuyaoshiyongyingshebiaojinxingfuzadejicheng
，shenzhinenggoubuxuyaozai DCS 中(zhong)額(e)外(wai)開(kai)發(fa)控(kong)製(zhi)代(dai)碼(ma)。這(zhe)些(xie)模(mo)塊(kuai)可(ke)以(yi)獨(du)立(li)於(yu)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)集(ji)成(cheng)，並(bing)可(ke)在(zai)必(bi)要(yao)時(shi)快(kuai)速(su)更(geng)換(huan)
，以(yi)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)停(ting)機(ji)時(shi)間(jian)。模(mo)塊(kuai)的(de)尺(chi)寸(cun)並(bing)非(fei)固(gu)定(ding)不(bu)變(bian)，而(er)是(shi)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)的(de)不(bu)同(tong)而(er)變(bian)化(hua)。這(zhe)表(biao)示(shi)多(duo)個(ge)工(gong)藝(yi)步(bu)驟(zhou)可(ke)以(yi)組(zu)合(he)成(cheng)一(yi)個(ge)較(jiao)大(da)的(de)模(mo)塊(kuai)，同(tong)時(shi)可(ke)以(yi)在(zai)獨(du)立(li)於(yu)製(zhi)造(zao)商(shang)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)標(biao)準(zhun)化(hua)使(shi)用(yong)和(he)集(ji)成(cheng)類(lei)似(si)於(yu)過(guo)程(cheng)分(fen)析(xi)技(ji)術(shu)（PAT）中使用的精密分析儀器。集成在帶 MTP 的 DCS 係統中的邊緣設備確保集成來自不同製造商的分析儀器，無需重新配置。這是通過標準化過程自動化現場設備信息模型實現的：PA-DIM。

　　已有項目中的 MTP 過程裝置結構

　　除了在過程裝置層區分新建和已有項目之外，還可以在模塊層進行這種分析。在自動化技術方麵，新建的 MTP 模塊通常由現場設備、I/O
、控製器構成，可能還會包含一台用於本地操作的控製麵板。在控製器上實施 PLC 程序，以實例化 MTP 接口並確保符合 MTP 標準。數據點通過集成的 OPC UA 服務器提供給 POL。至於模塊本身，它可以由多個功能單元或功能性設備組件（FEA）組成。在不同的模塊中，FEA 可能包括不同配置的泵及其配套的流量控製傳感器等元件。如果模塊內的 FEA 出現故障
，可以輕鬆更換這些組件，而無需直接更換整個模塊

，從而減少相應產生的停機時間。

　　1 具有靈活功能單元的模塊

　　模塊設計本身具有靈活性並不罕見。這意味著可以在不重新編程控製係統的情況下靈活連接或移除各個 FEA。這些 FEA 通常包括帶傳感器和執行器的 IP67 級遠程 I/O 站點，可以通過 EtherCAT 熱連接或類似技術靈活集成。也可以通過 Ethernet-APL 將智能設備直接集成到模塊中。

　　MTP 模塊若要集成這些專有設備，就必須在控製程序中定義並預先配置一個固定的、可兼容的 FEA 庫
，以便在需要時（甚至在運行期間）連接或斷開 FEA。如果在過程裝置層定義了該庫
，則 FEA 也可以在不同的模塊之間使用。對於模塊的總體 MTP 來說，重要的是支持這種固有的靈活性，可以采用多種方法來實現這一目標：

　　每個支持的配置選項都有自己的定製化 MTP。其優勢在於，所提供的功能始終與實際情況完全一致；但這僅適用於配置數量可控的情況。此外，每次修改完配置後，都必須在 POL 中重新配置相應的 MTP

　　如果有更多種類的配置，FEA 可以通過專用的操作屏顯示，這樣 MTP 就包含了一個主操作屏和一個額外用於顯示每個 FEA 的操作屏。顯示元素可以參考當前有效的 FEA 操作屏。FEA 的專用功能將使用額外的服務或專門的執行類型（過程）進行映射。可以使用鎖定指示器來診斷服務或過程當前是否可執行；但這個過程可能會導致 MTP 變bian得de過guo於yu混hun亂luan
，因yin為wei必bi須xu忽hu略lve無wu效xiao的de元yuan素su。在zai目mu前qian的de情qing況kuang下xia
，不bu同tong操cao作zuo屏ping之zhi間jian也ye沒mei有you動dong態tai跳tiao轉zhuan標biao簽qian的de選xuan項xiang，這zhe意yi味wei著zhe必bi須xu使shi用yong所suo顯xian示shi的de有you效xiao配pei置zhi手shou動dong切qie換huan操cao作zuo屏ping

　　2 MTP 網關用於翻新改造現有的裝置

　　EtherCAT 周期時間最短為 62.5 µs
，AX8000 duozhousifuxitongyincichengweishichangshangsuduzuikuaidezongxianshebeizhiyi。zheyezuyimanzunaxiexuyaojigaoxingnengdeyingyongchangjing，youqishishedingdianbianhuasudujikuaideyingyong。fenbushishizhonggongnengdeyunyongkeyiquebaoshixiansuoyouzhoudenamiaojijingquetongbu。meigezhoumokuaihuozhoujunpeibeilianggegaosushuziliangshuru，bingzidongtigongdaiyoudangqianweizhixinxiheshijianchuodexinhao。tongguochaocaiyanggongneng，jishizaizongxianzhouqijiaomanjiaomandeqingkuangxia，yenengquebaoshedingdianzaidangqiandekongzhiqizhouqineigaojingdu
、高度動態地傳輸。

　　3 用於配置
、調試和維護的軟件

　　在模塊的已有應用場景中
，最常見的是翻新改造現有的過程裝置，使其符合 MTP 標準。這種類型的裝置可能已經有自己的控製器，或者像 FEA 一樣，它可能隻是一個簡單的 I/O 解決方案。對於現有的控製係統，通常需要盡可能少地調整當前設置。若要實現這一點，需要集成一個額外的控製器作為 MTP 網關
，將現有的模塊映射到 MTP 模型中。這樣就可以按照 MTP 標準提供信息和性能。

　　網關和現有控製器之間通常通過 EtherCAT、OPC UA、PROFINET 或 ADS 接口等通信技術交換數據。例如，實驗室自動化中現有的 LabVIEW™ 控製器可通過 MTP 功能擴展
，且設備可通過串口集成。根據現有控製係統的性能和操作係統，網關也可作為虛擬化解決方案來實施。

　　基於 MTP 網關的過程裝置結構

　　4  在同一個控製器上

　　實施多個模塊的 MTP 中樞

　　一個傳統的 MTP 模塊結構通常包含一個控製器
，通過專用的 OPC UA 服務器將所需的數據提供給 POL
；danhenduoqitaxiangmuyouqishizaiyiyunxingxiangmubingbuxuyaozhezhongjiegou，ershixuyaozaitongyigekongzhiqishangshishiduogemokuai。yingxiangyinsukenengbaokuoduogekongzhiqideewaichengben、現有的過程裝置結構
，以及精簡的部署優勢和程序代碼維護。雖然模塊在同一個控製器上實施，但仍需獨立地將它們提供給 POL
，以保持其即插即用功能，並能夠靈活地添加到過程裝置中或從過程裝置中移除。

　　基於 MTP 中樞的過程裝置結構

　　實現這一功能行為的方法是將 MTP 網關的功能與靈活的 FEA 方法相結合，並將其整合到同一個控製器上的 MTP 中樞中。在 MTP 中樞內，為每個可鎖定模塊實例化了一個 PLC Runtime，在其中根據 MTP 標準實現了特定的過程邏輯
，並分別導出了相關聯的 MTP 文件。通過 MTP 中樞內OPC UA 服務器中的專用命名空間和生成的 MTP 文件，POL 可以繼續獨立、靈活地集成各個模塊。

　　就 POL 而言，除了模塊會共享相同的 IP 地址之外，與傳統方法相比並沒有什麼區別。因此，在經濟效益和實施方麵，MTP 中樞在有許多小模塊的情況下更具意義。另一個優勢是能夠互連實時係統中不同的 PLC Runtime，例如，在模塊之間實施專有的聯鎖或安全邏輯。模塊之間的標準化通信在 MTP 標準的後幾節中有概述。

　　通過使用靈活的 FEA 方法中的通信技術，可以在運行期間將預配置模塊連接到 MTP 中樞
，而無需重新配置。像 MTP 網關一樣
，僅帶 I/O 組件或現有控製器的模塊也可集成到 MTP 中樞中。當然，這裏所顯示的方案可以在過程裝置層相互結合。

　　5 基於 PC 的控製是最適合的框架

　　早在 2011 年
，倍福便以 AM8000 係列為開端，開始生產高動態、gaopinzhidesifudianji，tongshichuangxinxingdiyinruledandianlanjishu。zaijiexialaidejinianli，beifubuduantuozhanchanpinxian
，youyanfalezhongduoxindedianjixinghao，baokuopeibeigengdadezhuanziguanliang、性能更強的主動式強製冷卻方案、陽極氧化鋁外殼
、用於苛刻環境條件的不鏽鋼外殼，以及線性執行器和鐵芯直線電機。集成有伺服驅動器的電機適用於低壓（24 或 48 V DC）和高壓應用中都展現出卓越的性能和適用性。AM8000 電機係列覆蓋了 24 V...480 V 的電壓範圍
，全麵滿足各類應用場景的多樣化需求。

　　倍福行業專家  Laurids Beckhoff ，在 2024 年漢諾威工業博覽會的 PNO 展台上展示，如何使用模塊化自動化係統構建和調整靈活的加工係統。

　　關於德國倍福

　　倍福（Beckhoff）是一家專注於自動化新技術的德資企業，創立於 1980 nian，zongbuweiyudeguoweiershi。zuoweiquanqiuzidonghuajishudequdongzhe
，beifudingyilezidonghualingyudexuduobiaozhun
，shiguojibiaozhundezhidingzhehetuidongzhe。gongsisuoshengchandegongye PC、現場總線模塊

、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統
，可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作夥伴，業務遍及 70 多個國家和地區。

　　倍福於 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶於上海市北高新產業園區
，現有員工 300 人
，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電
、半導體、光伏太陽能、電子製造、金屬加工
、包裝機械、印刷機械、塑料加工
、輪胎加工、木材加工
、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。

　　公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網於 2014 年成為中國國家推薦性標準，並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。作為一家技術驅動型公司
，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基於 PC 的控製技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術
、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。

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