【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】報警和事件數(shù)據(jù)對工業(yè)運(yùn)行至關(guān)重要，可用于通知操作人員當(dāng)前或潛在的問題，顯示工藝過程狀態(tài)，輔助優(yōu)化運(yùn)營，以及預(yù)測維護(hù)需求等。很多時候，這些數(shù)據(jù)只能在人機(jī)界面(HMI)、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCAD)以及業(yè)務(wù)運(yùn)營方面的通知系統(tǒng)中找到，而且以往都局限于系統(tǒng)內(nèi)部，難以實(shí)現(xiàn)跨平臺共享。
在疫情期間，制造企業(yè)意識到由于現(xiàn)場工作人員減少，運(yùn)營管理中出現(xiàn)了一些盲點(diǎn)。同時，對各類數(shù)據(jù)的訪問需求變得更加迫切，不僅需要滿足運(yùn)營層面的需求，還需要為信息技術(shù)(IT)部門和總部辦公室提供安全、便捷且可靠的訪問方式。
對于報警和事件數(shù)據(jù)而言，其面臨的問題遠(yuǎn)比單純獲取實(shí)時數(shù)據(jù)更具挑戰(zhàn)。通常是一個由多個數(shù)據(jù)點(diǎn)組成的結(jié)構(gòu)，這些數(shù)據(jù)點(diǎn)與過程值超出正常范圍的單次事件有關(guān)，包括超出范圍的時間、當(dāng)前值和極限值等。在最初的OPC標(biāo)準(zhǔn)中，OPC報警和事件規(guī)范(OPC A&E)旨在提供標(biāo)準(zhǔn)化接口和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便從過去封閉的系統(tǒng)或僅提供專有接口的系統(tǒng)中訪問報警和事件數(shù)據(jù)。
隨著OPC統(tǒng)一架構(gòu)(OPC UA)標(biāo)準(zhǔn)的推出，這一功能演變?yōu)镺PC UA報警與條件(OPC UA A&C)標(biāo)準(zhǔn)。OPC UA A&C受益于OPC UA的傳輸獨(dú)立性、安全性以及其它集成特性。借助OPC UA，一個過程節(jié)點(diǎn)不僅可以提供實(shí)時數(shù)值和報警事件數(shù)據(jù)，還能夠提供來自同一節(jié)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)。
為了充分利用這些OPC標(biāo)準(zhǔn)需要借助一些工具，通過現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全的報警聯(lián)網(wǎng)，同時完成數(shù)據(jù)聚合、集中化處理、冗余設(shè)置，以及將數(shù)據(jù)從OPC A&E轉(zhuǎn)換為OPC UA A&C格式。此外，還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。接下來，我們將通過一些報警集成應(yīng)用示例，探討其能為用戶帶來哪些收益，以及如何取得相應(yīng)的成果。
通過OPC UA A&C 提升運(yùn)營可見性
在該應(yīng)用中，用戶在多個燃料終端的控制系統(tǒng)中使用了不同類型的可編程邏輯控制器(PLC)。他們希望從這些 PLC以及Varec燃料管理器(各站點(diǎn)使用的關(guān)鍵應(yīng)用程序)生成新的警報和事件。
為了兼容不同類型的PLC，用戶采用了TOP Server OPC UA服務(wù)器，通過創(chuàng)建通用的標(biāo)簽定義來統(tǒng)一處理PLC數(shù)據(jù)，而無需考慮PLC的具體類型。Varec燃料管理器是一個OPC DA服務(wù)器，用戶利用TOP Server的OPC DA客戶端功能將其接入系統(tǒng)，從而通過OPC UA提供實(shí)時數(shù)據(jù)。然后，用戶在TOP Server A&E 插件中定義報警，并將其作為OPC報警和事件發(fā)布，實(shí)現(xiàn)了跨平臺的報警和事件集成。
為了使用艾默生的PlantWeb實(shí)現(xiàn)本地和企業(yè)范圍內(nèi)的信息匯總，用戶需要通過OPC UA獲取所有數(shù)據(jù)，包括實(shí)時數(shù)據(jù)、報警和事件數(shù)據(jù)。為此，他們選擇用DataHub來處理從OPC A&E到OPC UA A&C的轉(zhuǎn)換。
DataHub能夠聚合來自多個來源的OPC A&E報警數(shù)據(jù)，并通過簡單的點(diǎn)擊操作，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合最新OPC UA標(biāo)準(zhǔn)的OPC UA報警和條件數(shù)據(jù)，供客戶端使用。此外，DataHub可以自動分解單個報警或事件結(jié)構(gòu)中的各個標(biāo)簽，并通過OPC UA實(shí)時數(shù)據(jù)接口，將其作為獨(dú)立標(biāo)簽提供。
這種功能不僅支持將報警和事件數(shù)據(jù)與其它系統(tǒng)的OPC DA或UA實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合，還特別適用于將不支持OPC UA報警和條件的HMI、SCADA等系統(tǒng)進(jìn)行集成。例如，在本案例中，DataHub成功將基于經(jīng)典OPC標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有系統(tǒng)與基于OPC UA的新系統(tǒng)進(jìn)行無縫集成。通過將OPC UA實(shí)時數(shù)據(jù)與報警和工況數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，客戶實(shí)現(xiàn)了本地和企業(yè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)匯總。這種集成顯著提升了客戶對關(guān)鍵運(yùn)營指標(biāo)的可見性，使他們能夠快速發(fā)現(xiàn)新的優(yōu)化機(jī)會。
報警和事件聯(lián)網(wǎng)的高級應(yīng)用
所有工業(yè)數(shù)據(jù)都必須確保安全，而報警和事件數(shù)據(jù)的安全性尤為重要。在網(wǎng)絡(luò)中聚合和傳輸這些數(shù)據(jù)時，必須對其進(jìn)行加密，同時確保發(fā)送方和接收方經(jīng)過身份驗(yàn)證。OPC UA標(biāo)準(zhǔn)的通用基礎(chǔ)設(shè)施能夠自動提供這些安全功能。
然而，對于尚未遷移到OPC UA A&C的現(xiàn)有OPC A&E應(yīng)用，如何在不丟失報警信息結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性的前提下傳輸報警數(shù)據(jù)，并同時滿足安全要求？對此，DataHub V10提供了一種解決方案：將OPC A&E轉(zhuǎn)換為OPC UA A&C，并通過網(wǎng)絡(luò)對OPC UA A&C數(shù)據(jù)進(jìn)行隧道傳輸，從而實(shí)現(xiàn)安全可靠的報警數(shù)據(jù)傳輸。
但是，在某些應(yīng)用場景中，網(wǎng)絡(luò)連接可能具有間歇性，因此需要具備存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能。這類應(yīng)用通常通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)、無線電或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)低帶寬數(shù)據(jù)傳輸，常見于管道、水/廢水處理、風(fēng)能以及石油/天然氣等領(lǐng)域。此外，一些應(yīng)用還需要冗余系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，而DataHub能夠完全支持這些需求。出于安全考慮，在一些應(yīng)用中用戶不希望在不同網(wǎng)絡(luò)之間直接調(diào)用OPC。接下來的應(yīng)用案例正是針對這種情況，通過存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能來增強(qiáng)OPC的性能，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，同時提升系統(tǒng)的彈性和可靠性。
DataHub通過其內(nèi)置的安全數(shù)據(jù)隧道功能，為需要網(wǎng)絡(luò)隔離、低帶寬傳輸和冗余的應(yīng)用提供了理想的解決方案。該功能能夠保持OPC A&E數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性，并通過加密且經(jīng)過身份驗(yàn)證的網(wǎng)絡(luò)連接，在DataHub的不同實(shí)例之間傳輸數(shù)據(jù)。它僅傳輸數(shù)據(jù)的變化部分，從而實(shí)現(xiàn)輕量化的帶寬利用。這種隧道功能被用于服務(wù)器和客戶端機(jī)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。此外，存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能還可確保在網(wǎng)絡(luò)連接中斷和恢復(fù)時，數(shù)據(jù)能夠完整、準(zhǔn)確地傳輸。
另一種典型場景涉及企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全策略，例如要求使用代理服務(wù)器和隔離區(qū)(DMZ)，或在IT和運(yùn)營技術(shù)(OT)連接端的防火墻中禁用入站端口。DataHub的隧道功能專為這種高級安全網(wǎng)絡(luò)配置設(shè)計(jì)，能夠安全可靠地傳輸OPC UA實(shí)時數(shù)據(jù)、A&C數(shù)據(jù)、OPC DA以及OPC A&E數(shù)據(jù)。
報警數(shù)據(jù)的安全隧道傳輸
在土耳其跨安納托利亞天然氣管道項(xiàng)目中，客戶采用了DataHub中間件支持OPC A&E和實(shí)時數(shù)據(jù)的高度冗余且安全的聯(lián)網(wǎng)。可靠的數(shù)據(jù)通信對于管道的安全運(yùn)行至關(guān)重要。這一案例展示了DataHub的高級OPC集成功能在大規(guī)模場景中的應(yīng)用。盡管在系統(tǒng)實(shí)施時尚未選擇與OPC UA A&C集成，但同樣的概念同樣適用于OPC UA實(shí)時數(shù)據(jù)和A&C數(shù)據(jù)的傳輸。現(xiàn)在客戶可以在同一應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)聚合和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中添加OPC UA集成，而無需額外部署其它軟件。
從設(shè)備運(yùn)行到泄漏檢測，管道運(yùn)行的各個方面都在遠(yuǎn)程站點(diǎn)和控制中心之間實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控、控制、存儲和傳輸。DataHub通過具備甚小口徑終端衛(wèi)星備份的冗余光纖網(wǎng)絡(luò)，對數(shù)十萬條 OPC DA 和OPC A&E 數(shù)據(jù)值進(jìn)行隧道傳輸，并將其與SCADA系統(tǒng)無縫集成，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和監(jiān)督控制。
由于DataHub將OPC連接與網(wǎng)絡(luò)隧道連接隔離開來，因此能夠像傳輸 OPC DA實(shí)時數(shù)據(jù)一樣，輕松地通過隧道傳輸OPC A&E 報警數(shù)據(jù)。同時，DataHub支持OPC服務(wù)器到服務(wù)器的橋接功能，可將控制中心的OPC服務(wù)器與現(xiàn)場的OPC服務(wù)器連接起來。更重要的是，DataHub內(nèi)置的冗余支持，使該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠配置出一個具有多層冗余的高度可靠系統(tǒng)，滿足了項(xiàng)目的嚴(yán)苛要求。
在現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境中，成功的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集，無論系統(tǒng)的新舊程度如何，都需要安全可靠的解決方案將現(xiàn)場運(yùn)營與企業(yè)層面乃至云端無縫連接。報警和事件數(shù)據(jù)作為工業(yè)數(shù)據(jù)的重要組成部分，對于工業(yè)運(yùn)營至關(guān)重要。這類數(shù)據(jù)不僅可以通知運(yùn)行人員當(dāng)前的問題或潛在的未來問題，還能傳達(dá)工藝過程的狀態(tài)，助力運(yùn)營優(yōu)化，預(yù)測維護(hù)需求，從而為企業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。
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