NAMUR 開放式架構（NOA）

　　過程分析技術（PAT）在(zai)化(hua)工(gong)行(xing)業(ye)中(zhong)發(fa)揮(hui)著(zhe)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。例(li)如(ru)，為(wei)了(le)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)並(bing)從(cong)傳(chuan)統(tong)的(de)基(ji)於(yu)時(shi)間(jian)的(de)定(ding)期(qi)維(wei)護(hu)轉(zhuan)變(bian)為(wei)基(ji)於(yu)狀(zhuang)態(tai)的(de)優(you)化(hua)維(wei)護(hu)，拜(bai)耳(er)集(ji)團(tuan)采(cai)用(yong)了(le)先(xian)進(jin)的(de) NOA 方案
，即在不改變現有控製技術的情況下，通過倍福的 CX8110 嵌入式控製器、EL3182 EtherCAT HART 端子模塊和 TwinCAT OPC UA 服務器無縫集成緊湊型邊緣設備來實現這一目標。

　　由嵌入式控製器、HART 端子模塊

　　和 OPC UA 服務器組合打造的緊湊型 NOA 邊緣設備

　　baiershiyijiazaiyiliaobaojianheyingyangshengmingkexuelingyuyongyouhexinjingzhenglideguojizhimingqiye。gongsizhiliyutongguochanpinhefuwu，bangzhurenmenkefuquanqiurenkoubuduanzengchanghelaolinghuadailaidezhongdatiaozhan，zaofurenleihediqiufanrongfazhan。baiermuqianzaiduomagenhuagongyuanqu（Chempark Dormagen）建有一家生物製劑工廠和六家生產活性藥物成分的工廠，約有 1230 名員工在園區工作。拜耳在該生產基地生產的產品主要包括殺菌劑、除草劑和殺蟲劑使用的 35 種活性成分和 10 種有機中間體
，著名產品品牌有殺菌劑 Luna、除草劑 Laudis 和殺蟲劑 Movento。

　　項目團隊：拜耳生產計劃工程師 Roger Rossmann 博士（中）與來自倍福流程工業部門的 Lennart Winkler（左）和 Sebastian Böse（右）

　　通過現場設備監控嚴把產品質量關

　　在生產過程的各個環節進行適當的測評是確保產品質量的重要因素。借助過程分析技術 (PAT) 可(ke)以(yi)在(zai)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)實(shi)時(shi)在(zai)線(xian)測(ce)評(ping)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)，直(zhi)接(jie)向(xiang)生(sheng)產(chan)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)進(jin)一(yi)步(bu)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)相(xiang)關(guan)的(de)反(fan)饋(kui)信(xin)息(xi)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，傳(chuan)統(tong)的(de)分(fen)析(xi)質(zhi)量(liang)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)采(cai)用(yong)的(de)是(shi)介(jie)質(zhi) pH 值測定法。

　　由於 PAT 在生產過程中的質量監控中發揮著重要作用，因此確保其正常運行尤為重要。因此
，化工行業在過去已經建立了 PAT 預防性維護機製，通常采用基於時間的定期維護計劃。大量的 PAT 設(she)備(bei)可(ke)同(tong)時(shi)提(ti)供(gong)大(da)量(liang)的(de)狀(zhuang)態(tai)信(xin)息(xi)
，但(dan)這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)目(mu)前(qian)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)仍(reng)未(wei)得(de)到(dao)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)狀(zhuang)態(tai)信(xin)息(xi)沒(mei)有(you)進(jin)行(xing)標(biao)準(zhun)化(hua)處(chu)理(li)
，需(xu)要(yao)完(wan)成(cheng)大(da)量(liang)的(de)數(shu)據(ju)編(bian)譯(yi)前(qian)期(qi)準(zhun)備(bei)工(gong)作(zuo)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，借(jie)助(zhu)標(biao)準(zhun)化(hua)的(de)狀(zhuang)態(tai)信(xin)息(xi)
，就(jiu)有(you)機(ji)會(hui)將(jiang)基(ji)於(yu)時(shi)間(jian)的(de)定(ding)期(qi)維(wei)護(hu)轉(zhuan)變(bian)為(wei)基(ji)於(yu)狀(zhuang)態(tai)的(de)優(you)化(hua)維(wei)護(hu)，從(cong)而(er)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao) PAT 的運行效率。

　　倍福 CX8110 嵌入式控製器後插接了 EL3182 EtherCAT 模擬量輸入端子模塊，以連接 HART 現場設備

　　NOA 可為已有過程裝置帶來優勢

　　congxianchangshebeizhongtiqugengduodeshishishujuhuozhuangtaixinxishiyixiangteshudetiaozhan
，youqishizaiyiyoudeguochengzhuangzhizhong。muqian，xianyoudezidonghuajiegoujihuzhinengjiluyuguochengkongzhixiangguandeceliangshuju
，bingbudasuantongguojichengxinjishulaigaibian。zheyeshiliuchenggongyezidonghuajishuyonghuxiehui（NAMUR）開發 NAMUR 開放式架構（NOA）的初衷。NAMUR 推薦性規範 NE 175 中描述的方案在不改變現有控製係統的情況下擴展自動化架構。因此，NOA 的核心任務是提供從現場層到更高層級應用的信息，以監測現場設備和優化過程裝置（監測和優化 — M+O）。現場傳輸的數據類型取決於所使用的現場設備和具體的分析工具。重點是要包含設備狀態或過程質量信息的循環參數。

　　過程自動化領域涉及到的協議和通信技術種類非常多。倍福項目團隊（由拜耳生產計劃工程師 Roger Rossmann 博士、來自倍福流程工業部門的 Lennart Winkler 和 Sebastian Böse 組成）決定使用 HART 協議初步實現拜耳的 NOA 方案。這個決定為項目帶來了三大明顯優勢：

　　協議應用範圍廣泛，因此被不同製造商的很多現場設備所使用

　　在實際的 4-20 mA 測量值上疊加數字信號，可以傳輸更多數據，例如現場設備的狀態信息

　　通過特殊的饋電隔離器（已成為很多過程裝置自動化結構的一部分），可以輕鬆打開第二個通道。這意味著與現場設備的連接被分為 4-20 mA 信號、HART 通信和電源電壓，因此
，與過程控製係統的現有連接不會被中斷。相應的數據可通過第二通道接收，並用於 M+O

　　借助倍福的 EL3182 EtherCAT 模擬量輸入端子模塊可以在非常緊湊的安裝空間內通過 HART 協議連接兩台現場設備。嵌入式控製器（如 CX8110）和 TwinCAT 自動化軟件相結合，無需專門開發硬件，即可構建一個模塊化、可擴展的邊緣設備。其功能可分為三個部分：

　　通過 HART 協議接收實時數據

　　轉換數據

　　為上一級分析工具提供信息

　　必須由邊緣設備發送命令，才能通過 HART 協議讀取實時數據。待讀出的數據以及將這些數據存儲在現場設備中的命令取決於具體的設備類型（pH 值

、氧氣、溫度等）和製造商。倍福為此開發了一個用於存儲讀取實時數據所需信息的數據庫。相應的文件會被讀入 TwinCAT
，從而實現與數據庫中存儲的所有現場設備的通信。如果有一台現場設備連接到了邊緣設備
，就會自動檢測到該設備，並發送相應的 HART 命令
，然後使用存儲的轉換表和 TwinCAT 功能對接收到的數據進行轉換。

　　此時存儲在 PLC 中的實時數據必須能夠提供用於下一個步驟中的進一步分析。因此，NAMUR 推薦使用 OPC UA。倍福產品係列種類豐富，包括 TwinCAT OPC UA 服務器。它以存儲的信息模型為基礎，直接填充 PLC 中的實時數據。該信息模型基於過程自動化設備信息模型（PA-DIM），並通過 PAT 現xian場chang設she備bei的de實shi時shi數shu據ju進jin行xing擴kuo展zhan。此ci外wai
，用yong戶hu也ye可ke以yi定ding製zhi該gai信xin息xi模mo型xing
，以yi包bao含han更geng多duo參can數shu。可ke以yi根gen據ju檢jian測ce到dao的de現xian場chang設she備bei類lei型xing自zi動dong移yi除chu或huo添tian加jia每mei個ge OPC UA 節點。

　　由於嵌入式控製器和 EtherCAT 端子模塊組成的解決方案非常緊湊，因此 NOA 方案也可在安裝空間極小的係統中實施。

　　解決方案易於實施

　　Roger Rossmann 博士認為，倍福解決方案具有易於實施的特點。他還表示：“yongyuhuoqubiaozhunhuashengmingzhouqishujudekuguanlifangfabujinshikaifangshide，erqiebeifuzhengzaiduiqijinxingjinyibudekaifa。congchangyuanlaikan，beifujiejuefangandeyoushihaibaokuotanenggouzidongjiancexianchangshebeidebianhua，jiwuxuzhongxinjinxingcanshushezhi。zuizhideyitideshi
，bianyuanshebeiyiyukuozhan，yincikeyizaiyiyouxiangmuzhongchixujinxingkuozhan。fangbao I/O 端子模塊產品係列還允許在符合防爆要求的情況下，使用現場設備的第二個輸出端采集 HART 信息。”

　　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 年nian
，總zong部bu位wei於yu德de國guo威wei爾er市shi。作zuo為wei全quan球qiu自zi動dong化hua技ji術shu的de驅qu動dong者zhe，倍bei福fu定ding義yi了le自zi動dong化hua領ling域yu的de許xu多duo標biao準zhun，是shi國guo際ji標biao準zhun的de製zhi定ding者zhe和he推tui動dong者zhe。公gong司si所suo生sheng產chan的de工gong業ye 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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