过程自动化控制系统：基于 PC 的控制技术

过程自动化控制系统

倍福依靠全面的模块化系统和深厚的跨行业专业知识，通过基于 PC 的控制技术打造开放式自动化系统。诸如 PLC、可视化、云连接、安全技术和测量技术等所有控制功能都集成在同一个平台上。

倍福的系统集成解决方案为传统供应商提供了高效的替代方案，适用于众多行业，如石油和天然气生产、石化、氢能、金属加工以及水/污水处理和能源工业。

基于 PC 的控制技术在流程工业中的应用：

• 适用于所有过程技术和装置自动化的通用平台
• 将所有控制功能集成在同一个系统中
• 开放的硬件和软件接口，实现高水平的互操作性
• 控制器和线缆冗余可提高过程装置的可靠性
• 在全球所有行业中得到广泛应用

EtherCAT 端子模块集成所有控制功能

倍福凭借其基于 PC 的控制技术理念，将各种 I/O 组件集成在同一个系统中。例如，集成安全功能的 EtherCAT 端子模块可以与 EtherCAT 测量端子模块以及集成安全隔离栅的 I/O 模块自由组合，连接防爆区域的本安型现场设备。这些元件随后可以集成到一个全面的控制系统中， 为过程装置操作人员提供一个高效、完整的解决方案，以满足所有应用需求。

基于 PC 的控制技术助力实现灵活的过程装置设计：

• 将所有 I/O 组件集成到同一个系统中
• 集安全性、测量技术和防爆功能于一体
• 开放给第三方系统
• 高水平的互操作性，简化系统改造工作
• 良好的系统开放性，为投资保驾护航

流程工业的理想选择：开放式 EtherCAT 现场总线

EtherCAT 是一种通用、开放的高速现场总线，适用于 PLC、运动控制、传感器、测量技术和安全技术以及防爆等所有应用领域。有了 EtherCAT，仅需一种通信技术即可满足整台装置的通信需求，并能够从无所不包的 EtherCAT 架构的安全性和高性能中获益。基于 EtherCAT 的控制技术也可以用于集成第三方 EtherCAT 设备及其它现场总线系统。

EtherCAT 可通过其扩展距离技术简化广阔区域的数据采集，通信距离最长可达 300 米。例如，使用可连接标准 EtherCAT 端子排的 EK1101-0010 EtherCAT 耦合器。对于更远的距离，可以使用传输长度最长为 100 公里的光纤解决方案。EtherCAT 线缆冗余用于建立一个容错型环形拓扑结构，以确保始终能够访问设备网络或网段。此外，EtherCAT 集成完整的诊断功能，能够快速识别系统和设备中的故障。

TwinCAT：针对流程工业的控制平台

倍福通过 TwinCAT 自动化软件提供了一个可用于控制过程设备和装置的中央平台。除了 PLC 程序中传统的过程控制之外，用 C++ 或 MATLAB^® and Simulink^® 编写的算法也可以在实时核中执行。基于 PC 的控制技术的应用领域随着特定的过程技术协议和接口的广泛整合进一步得到了扩展。TwinCAT 支持 NAMUR、HART 和 FDT/DTM 等常用标准， 可以涵盖流程工业应用的各个领域。

针对流程工业的 TwinCAT 软件平台亮点：

• 控制系统集成工业 4.0 及物联网应用
• 通过分析功能实现全面的数据评估
• 通过 TwinCAT OPC UA 实现标准通信
• 支持 NAMUR、HART 和 FDT/DTM 等常用标准
• 执行 MATLAB^® and Simulink^® 模型

集成的控制器冗余提高了设备的可靠性

过程装置的可靠性在流程工业中发挥着重要作用，用户可以使用冗余架构防止单个控制组件出现故障，以进一步提高过程装置的可用性。TwinCAT Controller Redundancy 可以用于实现冗余的控制器操作。

这种系统集成的软件解决方案只需几个简单的步骤，就能够将两台运行相同 PLC 程序的标准工业 PC 设置成为冗余控制器运行。两台控制器之间实时网络通信实现了所需的同步，由于使用的是标准以太网，因此无需使用专用的硬件组件。这样可以轻松确保，在任何时候两台工业 PC 中只有一台控制现场总线模块，并且两台配备相同数据库的工业 PC 同步执行控制程序。当某台控制器出现故障时，另一台控制器将接管操作，以防止过程装置停机和数据丢失。

用防护等级为 IP20 和 IP67 的模块采集本质安全型信号

倍福的 ELX 和 EPX EtherCAT 模块将带安全光栅的高紧凑型远程 I/O 模块整合于一体，可直接连接防爆区 0/20 区和 1/21 区的本安型现场设备。即可以直接连接本安型传感器和执行机构的超紧凑型 EtherCAT I/O 端子模块。ELX 系列 EtherCAT I/O 端子模块已经通过 ATEX、IECEx 和 NEC/CEC 认证，符合各个国家的特定标准和指令要求，因而可应用于几乎所有全球市场。

倍福通过将安全技术全集成在自动化系统中，以满足过程控制技术在功能安全方面日益增长的需求。具有 TwinSAFE SC 功能的 ELX 端子模块可以直接连接防爆区 0/20 区的本安型现场设备，以执行安全相关功能。

EPX 系列模块防护等级高达 IP67，适用于实施模块化和无控制柜系统方案。坚固耐用的 EPX 模块可以直接安装在过程装置上，可以在不能（也不应该）安装控制柜的危险区域进行可靠的数据采集。

带本安型接口的 EtherCAT 模块，适用于防爆应用：

• 直接连接本质安全型现场设备
• 高度紧凑的设计
• 防护等级高达 IP67 的模块，用于实现无控制柜系统方案
• 各种高分辨率、高精度信号
• 通过各种认证，可在全球范围内使用

外观优雅的防爆面板：采用坚固耐用的铝质外壳的 CPX 系列

倍福利用成熟的多点触控技术打造出了更加坚固耐用的 CPX 系列防爆控制面板和面板型 PC，它们符合防爆区 2/22 区的应用要求。即使在恶劣的环境条件下，高功能性和高品质做工也可确保 CPX 面板的耐用性。同时，倍福面板的美观外形以及铝质外壳的设计感仍然保留，让它们成为防爆系统环境中的视觉亮点。全面的 CPX 产品系列提供多种屏幕格式、尺寸、安装选项以及功能供用户选择。无风扇面板型 PC 还可用于可靠控制过程装置。

针对过程工业的多点触控产品：

• 电容式触控技术优化操作
• 高品质设计
• 坚固耐用
• 安装位置灵活
• 有了 CP-Link 4 之后，防爆面板和工业 PC 之间的距离最远可达 100 米

TwinCAT MTP 助力实现模块自动化开发

模块类型包（MTP）解决方案可以实现过程装置模块化的标准化。MTP 根据不同方面对各个模块进行描述，包括其接口和可执行服务。模块相关的信息存储在 MTP 文件中，然后导入到上位控制器中。这样能够高效地调试和互联不同厂商提供的模块。将 MTP 解决方案集成到 TwinCAT 中，简化了通过自动生成 PLC 编程所需的源代码和库的方式实现的过程装置模块自动化，

TwinCAT MTP 的优势：

• 自动生成和导出 MTP
• 高度可定制化，易于适应现有流程
• 具有符合 IEC 61131 标准的功能块库
• 无缝集成到 TwinCAT 开发环境中
• 可与 TwinCAT XCAD Interface 结合使用

灵活实施 NOA 方案

NAMUR 开放式架构（NOA）旨在不影响现有自动化系统的情况下，轻松、安全地获取数据，以实现过程装置及设备的监测和优化。

倍福专门开发了一款 NOA 边缘设备，用于读取更高层级的 M+O 的附加运行数据（监测和优化）。边缘设备由一台紧凑型嵌入式控制器、具有 HART 功能的 EtherCAT 端子模块以及相应的 TwinCAT 项目组成，可直接安装在装置中。

根据不同的应用，也可以在现场设备中额外安装传感器进行状态监测。例如，这里使用的是防护等级高达 IP67 的 EtherCAT 端子盒，它们可以直接安装在现场，因而不会占用控制柜空间。

将 Ethernet-APL 现场设备连接至模块化 I/O 系统

当前，数字化浪潮正以席卷之势重塑流程行业，尤其是在过程装置诊断和监测领域。一般来说，过程装置的应用范围非常广泛，并具有一些特殊要求，而专门开发的 Ethernet-APL 协议可以通过长达 1000 米的电缆进行通信，传输速率最高可达 10 Mbit/s，可以很好地满足这些要求。

倍福将 Ethernet-APL 技术集成到端子模块产品系列中。ELX6233 结构紧凑，可与其它 EtherCAT 端子模块一起安装在控制柜中。每个 ELX6233 端子模块可连接两个 Ethernet-APL 现场设备。与 ELX 系列中的所有 EtherCAT 端子模块一样，ELX6233 可以直接连接防爆区 0 区的本安型现场设备。