本文圖片來源：FDT 組織

作者 | Vivek Hajarnavis, FDT Group

工業(yè)企業(yè)必須找到有效管理現(xiàn)場設備,，并降低總體運營和維護成本的方法。他們需要監(jiān)控關(guān)鍵資產(chǎn)的狀態(tài),，在實時儀表板上查看設備健康分析,，并根據(jù)預測性洞察自動執(zhí)行操作。

經(jīng)驗表明,，易于自定義的應用程序有助于連接,、通知和授權(quán)工業(yè)勞動力，使其能更好的決策。自動化工程師可以利用眾多第三方軟件開發(fā)人員工具包,， 通過OPC 統(tǒng)一架構(gòu)（OPC UA）,，使用FDT 3.0 IIoT Server（FITS）平臺中可用的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建應用程序。

自2014 以來,，F(xiàn)DT 組織和OPC 基金會一直在合作,， 致力于為工業(yè)企業(yè)提供更大的關(guān)鍵信息訪問權(quán)限。FDT 標準是現(xiàn)場安裝的數(shù)千萬支持設備類型管理器（FDT/DTM）的設備的實時信息中心,，而OPC UA 準則提供了一個基礎架構(gòu),，使這些信息可用于成千上萬的企業(yè)應用和平臺。

FDT 方法的一個優(yōu)點,，是它考慮了自動化體系結(jié)構(gòu)中的不同網(wǎng)絡,，并為現(xiàn)場設備提供了一個通用模型。否則,，用戶需要訪問可編程邏輯控制器（PLC）或分布式控制系統(tǒng)（DCS）,，以收集網(wǎng)絡和設備信息，并將標簽映射到OPC UA,。

通過FDT 3.0 解決方案,，F(xiàn)DT 服務器與PLC 或DCS 處于對等層級，可以直接訪問所有已安裝的設備,，而無需干預或改變控制環(huán)境,。

一般來說，通過協(xié)調(diào)內(nèi)置FDT 3.0 OPC UA 信息模型中的數(shù)據(jù),，該體系架構(gòu)具有一定的靈活性,，允許使用各種不同總線協(xié)議的網(wǎng)絡，訪問來自不同供應商的所有設備,，以便在整個網(wǎng)絡層次結(jié)構(gòu)中進行通信,。FDT 服務器提供OPC UA 接口，通過服務器,、客戶端和移動設備（包括應用）之間的加密連接,，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)上的安全數(shù)據(jù)傳輸。 

▎圖1:FDT/OPC UA 信息模型,。

FDT 3.0/OPC UA IIoT 生態(tài)系統(tǒng),， 由FDT 服務器和DTM 組成，提供通用設備集成和以數(shù)據(jù)為中心的平臺,，以現(xiàn)代多樣的部署選項來助力工業(yè)企業(yè)提升運營效率,，包括云、邊緣設備,、內(nèi)部部署和單用戶桌面環(huán)境等,。

在FITS 架構(gòu)中,，獨立于平臺的FDT 服務器，充當支持智能企業(yè)的關(guān)鍵工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）樞紐,。它構(gòu)建在管理所有設備DTM 實例的應用業(yè)務邏輯之上,。FDT 服務器包括一個Web 服務門戶，允許從經(jīng)過認證的移動設備或通過任何主要瀏覽器訪問,，還有一個OPC UA 接口,，用于信息技術(shù)/ 運營技術(shù)（IT/OT）的融合和過程、混合和離散自動化領域的企業(yè)訪問,。

▎圖2:FDT 3.0 IIoT 服務器（FITS）分布式平臺,。

FDT 3.0 標準的一個關(guān)鍵特性，是所有FDT 服務器和DTM 都自動提供完整的OPC UA 支持,，而無需額外工作或編碼,。這意味著任何授權(quán)的OPC UA 客戶端， 都可以在FDT 服務器中瀏覽項目結(jié)構(gòu),，以定位特定設備的實時信息,。無需改變DCS 或PLC 配置，即可輕松將工廠現(xiàn)場數(shù)據(jù)集成到應用,、儀表板和制造執(zhí)行系統(tǒng)中,。

用戶可以通過FDT 服務器通用組件開發(fā)者工具包中內(nèi)置的且完全“有線”的OPC UA 服務器訪問這些信息。DTM 通用組件也是如此,，因為OPC UA 對DTM 是自動啟用的,。在這兩種情況下，都不需要額外的編碼或其它工作,。

作為FDT 3.0 解決方案的一部分,，DTM 提供的信息標準集成到FDT/OPC UA 信息模型中，優(yōu)化了先進的設備診斷,、配置和遠程資產(chǎn)管理,。該信息模型增強了對網(wǎng)絡和設備的管理，提供數(shù)據(jù)訪問而無需對協(xié)議進行處理,，從而可以幫助優(yōu)化企業(yè),，為眾多設備提供支持。

第三方開發(fā)者已經(jīng)著手開發(fā)編寫應用所需的工具包,， 通過在移動設備上使用特定設備的實時數(shù)據(jù)，來幫助IT 和OT 員工更有效地工作,。OPC UA 的強大功能可利用新的FDT 3.0 IIoT 服務器,，來構(gòu)建更廣泛的自定義應用程序。

由于FDT 3.0 架構(gòu)的多功能性,，任何人都可以根據(jù)可用的診斷數(shù)據(jù)來創(chuàng)建自定義的應用程序以滿足他們的需求——無論自定義的是關(guān)鍵性能指標（KPI）儀表板還是針對某系列設備自定義應用,。利用FDT 3.0 架構(gòu)的靈活性,，這些應用可以提供全新的生產(chǎn)數(shù)據(jù)自定義視圖。

由于實施了用于FDT 的OPC UA 配套規(guī)范,，F(xiàn)DT 3.0 應用可以通過任何授權(quán)的OPC UA 客戶端訪問設備DTM 接口數(shù)據(jù),。這使DTM 可以集成到OPC UA 用于數(shù)據(jù)交換或執(zhí)行設備特定功能的應用中。

自動化供應商和最終用戶可以開發(fā)自定義應用來訪問FDT 3.0 服務器環(huán)境中的設備數(shù)據(jù),。第三方工具包可用于多種平臺和語言,，使開發(fā)團隊不必成為OPC UA 架構(gòu)方面的專家就可以完成，并消除了創(chuàng)建OPC UA 客戶端所需的繁瑣步驟,。相反,，開發(fā)人員可以專注于定制，包括獲取和展示他們的數(shù)據(jù),。

自定義應用的開發(fā)涵蓋了生產(chǎn)運營,、資產(chǎn)監(jiān)控和設備維護等領域的廣泛用例。例如,，將FDT 服務器解決方案與本機OPC UA 服務器集成,，可以創(chuàng)建遠程資產(chǎn)監(jiān)控應用，以監(jiān)控不同網(wǎng)絡上現(xiàn)場設備的運行狀況,，并在出現(xiàn)需要立即關(guān)注的異常工況時,，提醒技術(shù)人員。

開發(fā)人員還可以為生產(chǎn)設施創(chuàng)建性能儀表板,，這些設施使用OPC UA獲取相關(guān)的OT和生產(chǎn)數(shù)據(jù),。在IT方面，OT系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的可用性,，允許基于KPI創(chuàng)建自定義報告,，以幫助管理層更好地評估運營生產(chǎn)力、標準合規(guī)性等,。

通過FDT/OPC UA信息模型,，用戶可以訪問實時數(shù)據(jù)，從而做出更好的實時決策,。在信息模型中協(xié)調(diào)數(shù)據(jù),，并以符合邏輯、良好定義和統(tǒng)一的方式呈現(xiàn)給用戶,。甚至可以以標準化的方式提供特定設備的信息,，同時還可以根據(jù)單個應用需求進行自定義。

即使這些設備大不相同,，所有客戶端用戶都可以用相同的方式來查找信息,。FITS體系結(jié)構(gòu)得益于客戶端-服務器和發(fā)布-訂閱（PubSub）通信模型方法，用戶可以靈活地選擇最適合自己需求的方法,。

客戶端-服務器：FDT 3.0 OPC UA服務器支持OPC UA客戶端和通用客戶應用之間基于客戶端-服務器的請求-響應通信機制,。這種方法可以通過服務訪問各種信息模型,，并遵循面向服務的體系結(jié)構(gòu)（SOA）的設計范式，即服務提供者接收請求,，處理請求,，并將結(jié)果與響應一起發(fā)送回。

發(fā)布- 訂閱：發(fā)布- 訂閱通信模型將為FDT 3.0 的數(shù)據(jù)和事件通知提供一種替代機制,。雖然在客戶端- 服務器通信中,，每個通知都是針對單一客戶端的，可以確保交付,，但發(fā)布- 訂閱經(jīng)過優(yōu)化,，只響應變化，而且是一對多配置,。發(fā)布- 訂閱方法對于安全多播,、一對多發(fā)布、機器對機器通信,、動態(tài)網(wǎng)絡關(guān)系和許多其它場景至關(guān)重要,。

使用發(fā)布- 訂閱通信的服務器，可以減少資產(chǎn)運行狀況監(jiān)控應用和服務器之間的通信流量,，從而提高性能， 并可以擴展解決方案以滿足IIoT 的要求,。遠程監(jiān)控應用將能夠利用AMQP 和MQTT 等橋接協(xié)議,，來實時監(jiān)控不同網(wǎng)絡上的資產(chǎn)運行狀況,。

從更廣泛的角度來看,，全球自動化行業(yè)將受益于新FDT 3.0 架構(gòu)的靈活性,，該架構(gòu)支持工業(yè)制造業(yè)IT 和OT 領域的生產(chǎn)數(shù)據(jù)自定義，盡管這些領域有不同的興趣和要求,。FITS 解決方案優(yōu)化了不同自動化系統(tǒng)和設備的連接,，提供了在當前和新興標準之間的完整互操作性,，并支持業(yè)務信息和工廠運營技術(shù)的融合。最重要的是,，增強型FDT 3.0 架構(gòu)的可擴展性,，可以滿足單個制造設施以及整個工業(yè)企業(yè)的需求。

自動化供應商和最終用戶可以利用FDT技術(shù)的不斷進步,，開發(fā)自定義應用,，以更好地利用FDT 3.0 OPC UA服務器中的豐富數(shù)據(jù),。應用開發(fā)和測試所需的所有工具包、信息和演示,，都可以向感興趣的利益相關(guān)者公開。

對于自動化供應商而言,，F(xiàn)DT 3.0解決方案建立了一種架構(gòu),，使其易于提供DTM，該DTM可用于與服務工具集成,，還可以創(chuàng)建帶有供應商設備準確信息的數(shù)字孿生模型,。通過建立設備數(shù)據(jù)的單一訪問點,，F(xiàn)DT IIoT生態(tài)系統(tǒng)為工廠生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的不同服務和運營用例,，提供了全面且一致的信息源,。