移动自动化专题（二）融入工业自动化的移动技术正在改变传统数据处理模式
随着移动技术进入工业领域，它们正在挑战传统的数据处理模式。
在工业自动化的背景下，移动性不仅仅是一个流行词，还包括多种技术。与实现控制和数据联网的传统方法相比，移动技术需要对硬件和软件进行多项改进。在生活中的其它方面，终端用户已经对这些移动连接感到满意，因此他们越来越多的要求与自动化系统进行移动交互。进入工业领域的移动设备和应用程序，正在改变如何获取、查看、存储、分析数据以及如何采取行动的方式。
仅仅将移动技术作为现有工业自动化系统的事后建议或是附加方案，是一种短视的做法。因为某些工业控制产品，已经具备了提供移动体验所需的计算和通信功能，可以快速、可靠和安全地与任何数据采集（DAQ）应用实现集成移动性。
借助具有内置移动功能的新型自动化产品，用户可以通过适当的移动功能来增强传统的工业自动化方法。其结果就是为最终用户提供简化的实施方案。
工厂和制造工厂中的工业硬件和软件系统，通常被认为是运营技术（OT），而办公网络和移动通信系统，则通常被称为信息技术（IT）。融合工业和移动技术需要集成OT 和IT服务。当最终用户可以使用他们的移动设备与OT 设备进行交互，而不必考虑两者的实现技术时，这种集成就是成功的。
关于OT 和IT 融合的一个常见问题，是需要安装特定软件来执行基本的硬件配置。尽管专用软件仍在更高级的配置和编程中应用，但是当最终用户可以使用熟悉的软件（例如，网络浏览器）来完成部分或全部工作时，它将为最终用户带来更多便利。
商业和工业设备都可以使用网页浏览器查看配置选项和信息。网页浏览器还使用户能够使用智能手机、平板电脑或其它移动设备，通过加密和经验证的连接，对某些系统进行配置、监视和故障排除。在很多情况下，无需下载软件，也不需要互联网或进行PC 访问。这是移动技术在访问行业信息时如何消除障碍的主要例子。
改善数据流
虽然传统的工业自动化体系结构也可以提供运行的移动数据，但需要采取复杂的中间步骤。该过程十分严格、难以管理，并且是一个安全雷区。
数据点起源于各种传感器、可编程逻辑控制器（PLC）或其它智能设备。必须根据源设备的编程方法和协议来处理和缩放这些数据。然后使用轮询的请求/ 响应方法，通过多层的输入/ 输出（I/O）服务器、PC、网关和其它中间组件来组织和传输这些数据，直到达到基于云的或就地数据服务器支持的移动连接。异地连接通常需要防火墙管理和大量IT 介入。
新型的工业自动化控制器则通过将IT 功能嵌入到OT 平台来实现通信，从而改善了这种情况。这些边缘可编程工业控制器（EPIC）设备维护具有I/O 和工业控制功能的OT 特性（图1），同时，它们还将某些IT 元素，例如高级编程语言、基于网页的管理和针对移动设备优化的协议，集成为本机功能。
图1 ：边缘可编程工业控制器在结合本机IT 和移动技术的同时，保持了其OT 的特性。图片提供：Opto22
此类设备通过连接到现场的任何有线或无线智能设备，以及通过发起移动设备对云服务访问的出站通信来简化数据传输（图2）。借助板载I/O 和对工业协议的支持，工业边缘控制器可以从任何现场设备或智能设备（ 包括PLC 和可编程自动化控制器（PAC））中获取数据。
此外，使用ISO 标准消息队列排队遥测传输（MQTT）和开源Sparkplug 协议，工业边缘控制器可以执行按例外报告的发布/订阅（pub/sub）方法，将数据传输到中央代理服务器。由于代理服务器仅根据请求处理数据，因此可以最大程度地减少流量并减少服务器负载。此外，由于发布/ 订阅数据通信使用出站的、源自设备的通信方法，因此提高了安全性，并避免了大多数防火墙问题。
与提供移动功能的传统方法相比，新方法让数据结构发生了变化。因为仅处理了请求数据，多余的数据被排除在外，并且程序员无需努力映射和跟踪数据表。开发人员可以选择需要传输的数据，从而简化系统并提高性能。通过改进数据流选项，业主和OEM 厂商都可以从工业自动化系统中收集信息用于分析，以优化流程、提高设备效率以及正常运行时间。
二、通过优化来自移动设备的数据来改善决策
优秀的移动软件可以提高效率，为直观的界面显示提供数据，使用户能够集成信息，避免亲自前往控制室或现场。
不在现场或远离控制室， 并不意味着人员远离关键过程事件，或无法与同事进行协作决策。安全有效地使用移动设备，可以帮助设施人员访问关键的决策信息，同时给企业的数字化转型计划提供支持。
移动设备可以通过向用户传递信息以及帮助企业实现现代化工作流程，来提升运营的安全性、可靠性和效率。但是，要获得这些收益，必须精心计划与过程数据的移动连接，以便在满足网络安全要求的同时，在用户职责范围内提供有意义的数据。
在评估移动软件允许用户更快地做出正确决策的能力时，应考虑三个关键因素。首先，必须要提供必要的数据，并且必须通过工厂系统集成来确保这些数据的可用性。其次，软件应允许人员专注于某些关键领域。第三，工作流程应将适当的数据传递给适当的人员，而不会使他们疲于应付。
使用DeltaV Mobile 等移动应用程序，用户可以管理流程通知，以便其他人了解哪些报警正在处理中。
图片来源：艾默生
跨系统访问数据
启用移动性和现代化工作流程，意味着具有各种不同角色和职责的人员，可以立即访问多种类型的数据，包括历史、实时和维护数据。这种访问需要提高数据安全性和通信的有效性。为了创建灵活、安全的移动软件，团队必须构建符合信息技术（IT）安全和网络要求的数据体系结构。企业还需要考虑共享的内容和要使用的网络体系结构。
为了确定网络安全软件开发的正确方向，团队需要了解移动设备用户需要访问的各种数据源，以及在内部和外部都应具有的访问级别。考虑移动设备用户的系统架构，包括控制系统、可编程逻辑控制器（PLC）、历史库、资产管理系统等。
企业必须了解和协同组织内多个团队的目标，以便考虑运营部门对态势感知的关注、管理层对生产状态更好的理解以及IT 对网络安全性的需求。当移动应用程序集成度更高时，基础数据源可能会提供更多的本机功能，并且网络设计、部署和配置所需的工程量也就越少。
专注于关键信息
在制定了安全体系结构的计划之后，必须为用户组提供访问权限。由于权限是内置的，向移动用户授予的访问权限应仅仅集中在有助于任务执行的数据，避免访问与人员目标没有直接关系的信息。数据访问应基于角色和职位：运行人员、主管、工程师、维护人员等。所有用户都可以设置一组特定的关键绩效指标（KPI），以此来判断其是否成功。
访问运行数据可以带来效益，但前提是人员可访问的数据，必须专注于需求。企业需要确定谁需要查看或共享数据，目的是什么。例如，维护主管可能会对机械振动数据感兴趣，以便为维护人员必须执行的任务设置优先级。同时，过程工程师可能需要储罐数据来帮助确定最佳流速。
通知和消息的权限提升取决于KPI 和角色。例如，某些运行人员可能需要立即查看事件或报警通知。运营经理可能希望延迟获得通知，以让运行人员有时间处理事件。过程工程师可能需要每周的批处理历史记录信息。
现代工作流程和协作
移动性可以定制一个现代化的工作流程，以指导人员的行动和决策。可以将信息提供给移动应用程序，以告诉用户需要采取何种纠正措施来响应报警，从而避免过程风险。掌握这种专业知识，可以帮助企业实现新的节约方式。
移动工具有助于工作流程现代化，为企业节省大量成本。一些企业已经开始设计某些过程区域，这样在移动设备报警之前，人员无需与过程进行交互。自动化的工作流程有助于简化标准操作，消除重复的任务，因此运行人员可以专注于异常情况和其它需要人工干预的活动。通知升级是可以自动执行的标准过程。任务完成后，信息分发可以自动化，无需考虑谁需要知道这些信息。合适的人会在合适的时间，自动获得所需的信息。
信息应该流向需要它的人员。实时数据集成、自动数据过滤和通知升级，有助于防止数据泛滥，这样工作人员就可以集中精力处理当前工况，了解他们需要采取的行动，并与同事进行有效沟通，即使是在地球的另一端也没问题。如果没有数据防“洪”措施，移动工作人员可能会忽略或关闭信息流。
通知还应针对人员或团体量身定制，以便他们可以进行有效的沟通并迅速采取行动。当发生异常情况时，重要的是仅将通知发送给需要在适当的时间了解问题的人员。
通知升级路径，还可以用于确保使其它用户知道在预定时间内未处理的报警和其它异常情况。设计这样一个自定义传递路径，会建立一个决策树，以通过移动应用程序升级通知。
此外，自动化的工作流程还可以通过向人员提供有关纠正措施的信息，来促进员工的技能提升。这将指导人员并为其提供培训，如果事件再次发生时该怎么办。由于工作流程鼓励信息共享和协作，因此可以支持技能提升，这样专家就可以与新运行人员一起参与决策。
与控制系统的紧密集成，还使移动设计团队能够利用现有控制系统配置，来创建自定义视图和满足移动工作人员要求的通知，实现工作流程的现代化，以促进协作，提高员工技能。