針對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)升級(jí)的Zenon方案

交流

針對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)升級(jí)的Zenon方案

眾所周知，我們的許多長(zhǎng)期客戶(hù)一直以來(lái)都依賴(lài)于zenon所提供的靈活、可復(fù)制和可擴(kuò)展的核心功能特性，這些獨(dú)特性能在過(guò)去完美地解決了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)者和用戶(hù)的需求。在當(dāng)代持續(xù)數(shù)字化、工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)，以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）項(xiàng)目的新挑戰(zhàn)背景下我們見(jiàn)證了這些傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)正成為通用及多功能工業(yè)軟件的基本特征。為此，我們將在市場(chǎng)上推廣的這個(gè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)將是zenon軟件平臺(tái)的再一次全面功能擴(kuò)展，并依些來(lái)為客戶(hù)提供面向未來(lái)的新一代解決方案。

對(duì)任何行業(yè)從事任何業(yè)務(wù)的公司而言，是否能將其所有業(yè)務(wù)層級(jí)的信息流無(wú)縫集成是成功的關(guān)鍵因素。因此信息是提高生產(chǎn)、IT 等部門(mén)效率的基礎(chǔ)。這就是為何企業(yè)必須確保其所有組織計(jì)劃和生產(chǎn)的數(shù)字化項(xiàng)目都支持這些信息流的集成。

信息流標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)辟了一系列的新機(jī)遇。這包括對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)模式的持續(xù)改進(jìn)，或者是開(kāi)發(fā)出新的業(yè)務(wù)品種。越來(lái)越多的智能機(jī)器和設(shè)備不再是簡(jiǎn)單地通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）來(lái)交換相關(guān)數(shù)據(jù)。事實(shí)上，零件、機(jī)器、設(shè)備組甚至整個(gè)生產(chǎn)都需要使用這些數(shù)據(jù)，從而能夠依據(jù)既定的模式和結(jié)構(gòu)對(duì)不斷變化的環(huán)境和參數(shù)做出響應(yīng)，而且通常期間都不會(huì)有任何人工的數(shù)據(jù)錄入。這還意味著允許跨越多個(gè)不同地點(diǎn)的生產(chǎn)線進(jìn)行分布式的項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)，以使得從中央控制室來(lái)配置和維護(hù)這些生產(chǎn)線更輕松。集中控制的益處在不同地理分布或不易現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的系統(tǒng)中尤為明顯，例如在生產(chǎn)可再生能源（如光伏或風(fēng)力發(fā)電站）行業(yè)的應(yīng)用上。

新一代軟件平臺(tái)的組件有包括zenon編輯器、zenon runtime 和 zenon Analyzer，所有組件均已基于集成化和網(wǎng)絡(luò)配置方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并要求易于用戶(hù)穩(wěn)固使用。用戶(hù)渴望zenon能夠不斷自身演進(jìn)的需求，以及我們對(duì)自己產(chǎn)品所提出的高標(biāo)準(zhǔn)，都促使我們不斷重新評(píng)估正在開(kāi)發(fā)中的軟件平臺(tái)及其組件的功能。新推出的這個(gè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)概念正是旨在達(dá)成這一目標(biāo)，以支持我們產(chǎn)品的進(jìn)化。簡(jiǎn)單地說(shuō)，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)模塊是將zenon轉(zhuǎn)為分布式軟件平臺(tái)的功能升級(jí)，并促進(jìn)zenon 在IIoT中的集成作用。其組件或服務(wù)旨在勝任各類(lèi)特定任務(wù)的完成，讓這些任務(wù)可以獨(dú)立地在不同的系統(tǒng)上安裝和操作。由于該服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可以物理和虛擬計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)服務(wù)，故可將其布置于各類(lèi)云平臺(tái)，這給予了zenon的用戶(hù)完全的靈活性，使他們能夠?qū)嵤└叨葘?zhuān)業(yè)化和特定的解決方案。從跨越不同地理位置和協(xié)同生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，到簡(jiǎn)單地連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如智能能源儀表和可穿戴設(shè)備或集成第三方系統(tǒng)），我們的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)的功能幾乎是無(wú)限的。

在單個(gè)服務(wù)中有使用獨(dú)特的 Web 技術(shù)，如 Docker 和 Kubernetes，這意味著它們的應(yīng)用很靈活。服務(wù)網(wǎng)絡(luò)功能從 zenon 8.10 和 zenon Analyzer 3.30 版本（zenon 版本 2019 ）開(kāi)始提供。核心組件是服務(wù)中心–它是IIoT平臺(tái)中的通信中心。所有系統(tǒng)間的全部數(shù)據(jù)交換都是由它來(lái)控制。除了zenon 編輯器、zenon 運(yùn)行版和 zenon Analyzer之間是通過(guò)服務(wù)中心進(jìn)行無(wú)縫通信外，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)所提供的 API 可編程接口還有助于系統(tǒng)與其他第三方通訊（如用于數(shù)據(jù)的檢索和獲取）的連接順暢。所有相關(guān)通信均經(jīng)過(guò)加密，并需要數(shù)據(jù)準(zhǔn)入和數(shù)字證書(shū)，這樣就確保了即使是在使用公共網(wǎng)絡(luò)（如 Internet）時(shí)也能安全地傳輸信息。集成的身份驗(yàn)證和授權(quán)機(jī)制使用戶(hù)能夠針對(duì)每個(gè)應(yīng)用程序定制權(quán)限管理的策略。

現(xiàn)在讓我們來(lái)看看服務(wù)網(wǎng)格的組件及其結(jié)構(gòu)體系。通常，由生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)本地安裝的zenon 和zenon Analyzer 構(gòu)成了項(xiàng)目的基礎(chǔ)。然后，zenon 運(yùn)行版和 zenon Analyzer之間的數(shù)據(jù)交換仍可以像以前那樣直接完成。同時(shí)在zenon運(yùn)行版被連接到服務(wù)網(wǎng)格后，則可以將其各自的時(shí)序事件列表（CEL）或報(bào)警信息列表（AML）中的變量值及提示內(nèi)容傳輸?shù)狡渌?wù)上。這些數(shù)值可以是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以是歷史存檔數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)其數(shù)值變更的處理，或數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)模型，就可以控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的各子系統(tǒng)及其相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)過(guò)程。在該服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，zenon編輯器可以為zenon Analyzer提供項(xiàng)目的元數(shù)據(jù)，還可以配置在服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中提運(yùn)行的項(xiàng)目?jī)?nèi)容。將 zenon Analyzer連接到服務(wù)網(wǎng)絡(luò)后，可以向服務(wù)中心提供報(bào)告分析結(jié)果和數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)。在第三方應(yīng)用程序的幫助下，則將可被用于進(jìn)一步的數(shù)據(jù)挖掘和處理。

只要需要，信息可通過(guò)服務(wù)中心共享并提供給其他成員。 服務(wù)中心由兩個(gè)部分組成：數(shù)據(jù)中心和管理控制器。數(shù)據(jù)中心用于確保消息和事件傳達(dá)給相關(guān)接收方，而管理控制器則負(fù)責(zé)維護(hù)各項(xiàng)服務(wù)的訪問(wèn)權(quán)限。管理控制器會(huì)確定服務(wù)是否被授予應(yīng)有的訪問(wèn)權(quán)限，并將此信息轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)中心。系統(tǒng)必須為每個(gè)服務(wù)生成單獨(dú)的訪問(wèn)數(shù)據(jù)，以確保只有經(jīng)過(guò)授權(quán)的服務(wù)才能使用和提供數(shù)據(jù)。

通過(guò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)API接口簡(jiǎn)單連接第三方組件或客戶(hù)端（如 Web 應(yīng)用程序、移動(dòng)應(yīng)用程序、MES或 ERP 系統(tǒng)）即可顯著擴(kuò)展此軟件平臺(tái)的當(dāng)前應(yīng)用范圍。通過(guò)訪問(wèn)應(yīng)用程序編程接口，系統(tǒng)的變量值，或甚至是整張報(bào)表都可在外部的客戶(hù)端中進(jìn)行檢索和處理，同時(shí)也方便在zenon內(nèi)無(wú)縫地處理所連接的第三方數(shù)據(jù)。該接口當(dāng)前提供 REST 架構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。然而，此API接口是專(zhuān)門(mén)為處理不同協(xié)議和接口的模塊化而設(shè)計(jì)的。所以諸如OPC UA和MQTT等協(xié)議的擴(kuò)建工程也已經(jīng)在進(jìn)行中。由此在第三方系統(tǒng)中顯示或使用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可用選項(xiàng)范圍將變得非常廣泛。例如應(yīng)用微軟的Azure云分析等服務(wù)項(xiàng)于用戶(hù)自定義創(chuàng)建的商業(yè)智能解決方案中，或者可以使用像 Grafana 這樣的開(kāi)源平臺(tái)來(lái)定制針對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)用途的數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用。

對(duì)HTML Web引擎的使用也針對(duì)現(xiàn)有的zenon用戶(hù)進(jìn)行了調(diào)整。在zenon 8.00 及之前版本中，Web引擎必須通過(guò)SCADA 運(yùn)行連接器來(lái)直接與運(yùn)行系統(tǒng)通信。現(xiàn)在則可通過(guò)強(qiáng)化后接口和服務(wù)中心連接，所以不再必須像之前那樣。當(dāng)前已有的系統(tǒng)功能（如用戶(hù)登錄、發(fā)送值變更，或顯示變量值）仍然可用。在未來(lái)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)計(jì)劃中，Web引擎將基于HTML來(lái)呈現(xiàn)全部的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析以及報(bào)表應(yīng)用。即使在傳統(tǒng)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)之外，這些應(yīng)用程序的使用也將變得更加容易。

盡管有簡(jiǎn)單連接第三方組件的優(yōu)勢(shì)，但請(qǐng)務(wù)必記住，此類(lèi)連接必然也具有潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。驗(yàn)份服務(wù)與策略的協(xié)調(diào)互動(dòng)將會(huì)確保系統(tǒng)的高安全性標(biāo)準(zhǔn)，其可以調(diào)整以滿(mǎn)足每個(gè)項(xiàng)目的需要。驗(yàn)證服務(wù)會(huì)使用服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的 API接口來(lái)檢查用戶(hù)或客戶(hù)端的所有連接請(qǐng)求。這些請(qǐng)求允許通過(guò) Microsoft的活動(dòng)目錄、Azure的活動(dòng)目錄或 LDAP（輕量級(jí)目錄訪問(wèn)協(xié)議）來(lái)進(jìn)行處理。通過(guò)驗(yàn)證服務(wù)成功授權(quán)后，策略服務(wù)將為其建立確切的授權(quán)?？蔀閱蝹€(gè)服務(wù)或用戶(hù)授予高度特定的讀取、寫(xiě)入甚至配置權(quán)限，無(wú)論是針對(duì)特定項(xiàng)目還是針對(duì)單個(gè)變量，都會(huì)提供一整套的設(shè)計(jì)變體。服務(wù)網(wǎng)絡(luò)組件所有設(shè)置的初始配置、維護(hù)和擴(kuò)展均可通過(guò)基于Web的門(mén)戶(hù)輕松執(zhí)行，該門(mén)戶(hù)負(fù)責(zé)用戶(hù)管理、發(fā)布授權(quán)，以及連接外部服務(wù)及客戶(hù)端。

zenon: an Upgrade for the Industrial Internet of Things Platform

上海鼎茂興自動(dòng)化技術(shù)有限公司供稿