آشنایی با ارتباط بین‌فرایندی در اتوماسیون کارخانه

سیستم‌های کنترل مدرن برای تبادل داده‌های عملیاتی میان برنامه‌های نرم‌افزاری، به‌شدت به ارتباط بین‌فرایندی یکپارچه متکی هستند. مایکروسافت نخستین‌بار در سال ۱۹۸۷ پروتکل تبادل پویا داده (DDE) را برای امکان‌پذیر کردن اشتراک‌گذاری داده‌ها در زمان واقعی معرفی کرد. در اتوماسیون کارخانه، DDE به‌عنوان پلی اولیه میان نرم‌افزارهای کنترل و برنامه‌های دسکتاپ ویندوز عمل می‌کرد. بنابراین، درک سازوکار DDE بینش مهمی درباره نحوه ایجاد اتصال در سطح نرم‌افزار در شبکه‌های صنعتی قدیمی فراهم می‌کند.

نحوه عملکرد معماری کلاینت-سرور تبادل پویا داده (DDE)

پروتکل DDE از معماری ساده کلاینت-سرور برای انتقال داده‌های پویا استفاده می‌کند، بدون آنکه به APIهای سفارشی پیچیده یا کتابخانه‌های نرم‌افزاری خارجی نیاز داشته باشد. برنامه کلاینت پارامترهای زنده مشخصی را درخواست می‌کند، درحالی‌که برنامه سرور مقادیر درخواستی را ارائه می‌دهد. برای نمونه، یک رابط انسان-ماشین (HMI) به‌عنوان کلاینت DDE عمل می‌کند و مقادیر را از درایور PLC که به‌عنوان سرور DDE عمل می‌کند، دریافت می‌کند. افزون بر این، این پروتکل برای حفظ به‌روزرسانی‌های پویای پیوسته، از حافظه مشترک و ساختارهای پیام استاندارد در سیستم‌عامل ویندوز بهره می‌گیرد.

کاربردهای صنعتی کلیدی و پیونددهی داده‌های زمان واقعی در سیستم‌های قدیمی

مهندسان کارخانه در گذشته به‌طور گسترده از پروتکل DDE برای انتقال مستقیم داده‌های زنده فرایند به نرم‌افزارهای گزارش‌دهی اداری استفاده می‌کردند. اپراتورها اغلب نرم‌افزار SCADA را برای ثبت پیوسته داده‌ها و تولید نمودار به صفحات گسترده Microsoft Excel متصل می‌کردند. هنگامی که مقدار تگ PLC تغییر می‌کرد، DDE به‌طور خودکار سلول مرتبط را در زمان واقعی به‌روزرسانی می‌کرد. در نتیجه، این قابلیت پیونددهی پویا امکان گزارش‌دهی خودکار، پایش لحظه‌ای موجودی و بصری‌سازی زنده پارامترهای فرایند را در تأسیسات اولیه تولید یکپارچه با رایانه فراهم کرد.

دیدگاه متخصص: گذار از DDE قدیمی به پروتکل‌های OPC UA

مهندسان باتجربه اتوماسیون، DDE را نقطه‌عطفی تاریخی می‌دانند که راه را برای استانداردهای نوین تعامل‌پذیری هموار کرد. گرچه DDE در روزهای آغازین ویندوز، تبادل داده را فراگیر کرد، اتکای آن به حافظه مشترک محلی برای کارخانه‌های صنعتی بزرگ‌مقیاس، چالش‌های قابل‌توجهی در زمینه پایداری، مقیاس‌پذیری و تأخیر ایجاد می‌کرد. سیستم‌های مدرن DCS و اتوماسیون کارخانه تقریباً به‌طور کامل DDE را با OPC UA (ارتباطات پلتفرم باز، معماری یکپارچه) جایگزین کرده‌اند. OPC UA امنیت چندسکویی، پل ارتباطی قدرتمند شبکه و سرعت بالاتر را در سراسر سیستم‌های کنترل سازمانی ارائه می‌دهد.

سناریوی کاربردی: مهاجرت داده‌های DCS قدیمی در کارخانه‌های شیمیایی

یک تأسیسات فرایند شیمیایی را در نظر بگیرید که یک پلتفرم DCS قدیمی را در کنار ابزارهای قدیمی ثبت داده مبتنی بر ویندوز به کار می‌گیرد. در این محیط، یک درایور سرور اختصاصی DDE، تگ‌های دمای راکتور را از شبکه کنترل دریافت کرده و در برنامه‌های محلی مدیریت بچ ثبت می‌کند. برای نوسازی کارخانه بدون ایجاد وقفه در تولید، مهندسان سیستم یک ماژول پوششی OPC-to-DDE پیاده‌سازی می‌کنند. این معماری ترکیبی، برنامه‌های کلاینت قدیمی DDE را به‌صورت امن به محیط‌های سرور مدرن OPC UA متصل می‌کند، گردش‌کارهای گزارش‌دهی تاریخی را حفظ می‌کند و هم‌زمان تأسیسات را برای تحول دیجیتال کامل در صنعت ۴.۰ آماده می‌سازد.

درباره نویسنده:

ژانگ جون، متخصص ارشد اتوماسیون صنعتی، بیش از ۱۵ سال تجربه میدانی بین‌المللی دارد و در برنامه‌نویسی PLC، سیستم‌های کنترل توزیع‌شده (DCS)، سیستم‌های TSI و معماری نرم‌افزارهای صنعتی تخصص دارد. او در حال حاضر به‌عنوان مشاور فنی رسانه‌های جهانی حوزه اتوماسیون فعالیت می‌کند و به کارخانه‌های تولیدی در نوسازی سیستم‌های کنترل قدیمی و پیاده‌سازی پلتفرم‌های دیجیتال در سطح سازمانی کمک می‌کند.