將NOA及Ethernet-APL整合到PC-based控制中

製程產業需要跟上數位化趨勢的節奏，但不斷衍生的製程工程系統有特殊的要求需要滿足。NAMUR開放式架構（NOA）與新型Ethernet-APL通訊技術能用於快速又有效率地建置適合的解決方案。運用既有技術，搭配Beckhoff NOA邊緣裝置與 ELX6233 EtherCAT終端機，如今這是可以做到的了。

工業4.0與物聯網這類概念是建立在收集所有廠房營運資料並提供給各種應用使用的基礎之上。會在分析工具中評估數據，例如用於在早期階段偵測出現場裝置中的故障。其也可用於將製程最佳化與提高生產力。然而，建置IoT概念在既有廠房中尤其具有挑戰性，因為既有自動化架構中無法掌握來自現場裝置的必要資訊。

因此NAMUR開發了NAMUR Open Architecture（NOA）。此概念在不改變現有控制系統的前提下擴充自動化架構。因此NOA的核心任務是將來自現場層級的資訊提供給更高層級的應用程式，以便對廠房進行監測與最佳化（M+O）。其中的挑戰在於，現場裝置會依其製造商類型而有所不同。此處的重點在於定期讀取的參數，其包含了裝置狀態與製程品質的相關資訊。

NOA用邊緣裝置

Beckhoff專門開發了一個NOA邊緣裝置，用於為更高階M+O讀出額外運作資料。這包含一個緊湊型嵌入式PC、搭載HART功能的EtherCAT終端機，以及相關的TwinCAT專案，並可直接配置在廠房或控制室中。現場裝置會透過由訊號隔離器建立的第二通道連接至邊緣裝置。運用HART協定，可將必要的指令傳送到現場裝置並讀取額外數據。該數據會在邊緣裝置中進行轉換、轉譯與建構。接著會填入儲存在OPC UA伺服器上的資訊模型。此模型一般以PA-DIM為基礎，但也可自訂。

在棕地應用上NOA概念極具潛力。既有廠房需要藉由轉換或升級來確保未來性：只要透過廠房監控與最佳化，無需改變現行製程控制方式便能降低成本並提高產出。假如，除了來自既有現場裝置的資料外，還會從其他感測器取得診斷數據，如振動或溫度測量數據，則直接安裝於現場，具IP67防護的EP系列I/O模組便非常實用。一個模組會連接數個感測器，並透過一條纜線將訊號集體傳送到邊緣裝置。此版本降低了布線作業量，同時也減少了控制櫃所需的空間。

NOA概念也為綠地廠房帶來優勢：可在廠房規劃階段安裝額外的監控感測器，進而為監控與最佳化提供更多數據。Ethernet-APL這類新型態的技術讓這更容易做到。Ethernet-APL概念將目標擺在用乙太網路技術建置製程技術廠的整個通訊過程，包括從現場層級到更高層級的控制系統。此處重點不僅有單純的製程數據，還包括更針對現場裝置的狀態資訊。相較於現場匯流排更高的傳輸速率也讓網頁伺服器能用於設定參數或下載資料，或也可以直接從現場裝置進行認證。

不過，使用者在建置過程中會面臨幾項挑戰：需要有具APL功能的現場裝置才能全面享受到前述的優勢。不過，此技術尚處於初期階段，市場上有的產品組合不夠多。在既有廠房中，也缺乏能安裝如交換器這類額外基礎設施元件的空間。要建置涵蓋到現場層級的乙太網路通訊技術也需要針對IT與OT安全性的新功能與政策。

透過EtherCAT終端機無縫整合Ethernet-APL

使用者如何才能將Ethernet-APL整合到廠房中，並立即享受到其帶來的許多優勢？其中一個解決方案便是將新技術與已經過證明的標準如HART協定結合。既有廠房便能藉此運用新APL裝置成功數位化，並消除完成轉換時會遇到的障礙。基於這種種理由，Beckhoff早已將Ethernet-APL技術整合到模組化終端機產品組合中： ELX6233 EtherCAT終端機為Ethernet-APL提供了雙通道通訊介面。這有別於傳統現場交換器的概念，為整合APL現場裝置提供了一個替代方案。模組化系統可讓使用者在機箱中安裝恰好需要的Ethernet-APL通道數量，省下寶貴空間的同時也讓應用得以彈性擴充。

ELX6233的擴充性為在小型測試配置以及大型製程廠中整合Ethernet-APL現場裝置提供了有效率的解決方案。ELX6233作為EtherCAT終端機系統的一部分，能夠結合其他數位與類比I/O，得以在Ethernet-APL之外額外整合標準電子訊號或通訊協定。進行數位化時，與內建CX的PC連線尤其能提供許多優勢，包括讓閘道應用程式能直接處理來自現場的數據，並在分享出去前進行篩選

就像許多Beckhoff產品組合的EtherCAT終端機一樣，ELX6233可安裝在第2區危險區域中，讓第0區可以連接Ethernet-APL現場裝置。這些介面均符合IEC 60079-47規範並遵循SPAA連接埠架構。

上述的Ethernet-APL也在IT與OT安全方面帶來更多挑戰。有別於多PROFINET架構，其控制器是直接位於EtherCAT終端機中，而非更高階的控制器內。由於個別連接埠與協定的分離，也讓資料安全性明顯高於傳統的交換式網路。此外，從週期時間來看，效能會明顯増加，因為EtherCAT能讓製程影像的資料大小與其他現場匯流排相比更加精簡。

Ethernet-APL為使用者開啟了許多的機會。若要快速導入此技術，能否整合到既有裝置中便很重要。ELX6233 EtherCAT終端機便為使用者提供這方面所需要的彈性、模組化、擴充性與安全性。