摘要：
金字塔范式長時間地占據(jù)著主導地位，以至于許多人忘記了建立控制系統(tǒng)還有更好的方法。圖爾克去中心化的分布式控制系統(tǒng)，顛覆傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的金字塔架構，分布式智能特性將機器數(shù)據(jù)簡換為有價值的信息，為自動化新時代奠定基礎。一支體制健全的分布式控制隊伍往往比一個嚴格按層級建立的團隊更高效。分布式控制讓每個人了解自己的工作和最終目標，中央管理層則無須事必恭親。
人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術與傳統(tǒng)制造業(yè)的融合，不僅改變了傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)方式，也掀起了制造業(yè)從“制造”到“智造”轉(zhuǎn)變。而這個智能制造的轉(zhuǎn)變過程，也是打破傳統(tǒng)控制系統(tǒng)體系架構的過程，是去中心化的分布式控制系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的金字塔式控制系統(tǒng)的過程。那么，究竟什么是分布式控制?圖爾克去中心化的的分布式控制又有哪些特點?部署圖爾克去中心化的的分布式控制將獲得怎樣的收益呢?
什么是分布式控制
分布式控制相對金字塔式控制架構而來，旨在打破僵化的層級結構，將控制任務移至本地設備完成。
1992年，普渡大學計算機集成制造聯(lián)盟提出普渡模型(Purdue Model)，并在該架構模型的基礎上誕生了ISA-95標準。在Purdue模型和ISA-95標準的框架下，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)形成了金字塔架構，從車間層到企業(yè)層的信息流向出發(fā)，集中控制系統(tǒng)分成了若干層級，并在生產(chǎn)領域和企業(yè)管理領域之間引入防火墻等內(nèi)置安全管理機制。
過去，金字塔式架構下，自動化總是為層級和漫長的決策路徑所主宰;如今，隨著時代的變遷和技術的發(fā)展，金字塔架構的層級正在變得越來越具滲透性，信息和數(shù)據(jù)不再是簡單的逐層流動和處理。數(shù)據(jù)既可以來自于各種傳感器(比如溫度傳感器、振動傳感器)、智能元器件(比如變頻器、閥門)，也可以來自設備控制器(比如PLC、CNC)，車間控制系統(tǒng)(比如SCADA、RMS)，或者企業(yè)管理運營系統(tǒng)(比如ERP，SCM)。
面對海量的信息和多樣的控制需求，去中心化的分布式控制系統(tǒng)，借助邊緣計算、大數(shù)據(jù)、云等新興信息化技術，通過一套體制健全、各司其職的隊伍，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與挖掘，工業(yè)經(jīng)驗知識的軟件化與模塊化、工業(yè)創(chuàng)新應用的開發(fā)與運行，從而支撐生產(chǎn)智能決策、業(yè)務模式創(chuàng)新、資源優(yōu)化配置和產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育的發(fā)展。
圖爾克去中心化的分布式控制系統(tǒng)
圖爾克通過先進的傳感器技術、智能的現(xiàn)場設備、創(chuàng)新的工業(yè)軟件和安全的無線傳輸技術構建的去中心化的分布式控制系統(tǒng)，依靠分布式智能特性將機器數(shù)據(jù)簡換為有價值的信息，通過智能化、網(wǎng)絡化技術打破僵化的層級結構，將控制任務移至本地設備完成，最大限度降低成本、保障產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)的高可用性，提升生產(chǎn)資源的可擴展性或靈活性。
通過智能狀態(tài)監(jiān)測，圖爾克去中心化的分布式控制系統(tǒng)，對機器和設備實現(xiàn)自診斷，從而減輕連接到中央控制系統(tǒng)的通信線路的負荷。信息只在檢測到錯誤或異常后才會被發(fā)送。當故障發(fā)生時，智能的傳感器和本地邊緣設備能夠進行自行判定。
圖爾克去中心化的分布式控制系統(tǒng)中將不同的控制功能遷移到機器模塊上，實現(xiàn)一致的模塊化，不僅結構更簡易，而且每個模塊都可獨立運行，并可提供給相鄰模塊(甚至中央控制系統(tǒng))簡化的數(shù)據(jù)信息，同時具有易于使用的服務型接口，方便控制。分布式控制系統(tǒng)中的模塊化機器可通過帶集成邏輯控制器的I/O系統(tǒng)或?qū)嶋H的緊湊型PLC來執(zhí)行。兩種產(chǎn)品組(I/O模塊和控制器)都可以設計為IP20防護等級，應用于控制盒中，或設計為IP67防護等級，直接安裝在分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)場。相對而言，分布式控制系統(tǒng)無需控制柜的IP67版本在接線和靈活性方面優(yōu)勢更加明顯。由于分布式控制系統(tǒng)無需中央安全控制器或F-CPU，將安全邏輯遷移到I/O模塊上還有其他優(yōu)勢，例如快速執(zhí)行安全功能以及整體而言更具性價比的安全架構等。
圖爾克的分布式識別技術，使得去中心化的分布式控制系統(tǒng)中的工件載體和產(chǎn)品，(在即使沒有數(shù)據(jù)庫的情況下，也能直接通信。分布式控制系統(tǒng)中的產(chǎn)品可以直接告訴機器該做什么，使從生產(chǎn)到售后的各流程從中受益。
部署圖爾克去中心化的分布式控制系統(tǒng)的益處
當部署了圖爾克去中心化的分布式控制系統(tǒng)，每個分支節(jié)點都將具有高度自治的特征，每一個節(jié)點都是一個“小中心”，不僅能更有效的保障工業(yè)生產(chǎn)的高速運轉(zhuǎn)，而且對整個工業(yè)生態(tài)都將有所受益：
1. 縮短設備制造周期
? 即使在生產(chǎn)階段中，亦可動態(tài)響應客戶需求的變化
? 通過分布式特性，實現(xiàn)在設備交付前機器整體和機器模組離線測試
? 模塊可重復使用，實現(xiàn)快速設計
2. 快速調(diào)試
? IP67組件和快速連接器簡化接線
? 減少或取消控制柜，大大減少布線的需求
? 利用分布式控制，可在生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)完成工廠驗收檢測
3. 降低機器成本
? 現(xiàn)有模塊可重復使用，降低設計成本
? 人工成本低，減少布線和機械作業(yè)
? 顯著降低所需的管理和運營成本
4. 更高的可用性
? 減少對中央控制系統(tǒng)的依賴，降低故障風險
? 通過對現(xiàn)場機器的狀態(tài)監(jiān)測，對故障實現(xiàn)前期干預
? 故障發(fā)生時，僅需更換較低配置的模塊，簡單方便
為自動化新時代奠定基礎
自動化的現(xiàn)在和未來再也無法被置于傳統(tǒng)的金字塔的層級中。有了圖爾克去中心化的分布式控制系統(tǒng)，你可使用傳感器檢測機器磨損，使用RFID標簽了解機器是否正確配置以執(zhí)行后續(xù)指令、及其下一步操作，又或使用I/O模塊對執(zhí)行器進行獨立操作，依靠分布式控制的分布式智能特性將機器數(shù)據(jù)簡換為有價值的信息，為自動化新時代奠定基礎。
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