倍福TwinCAT Analytics

　　在工业4.0大概念下，对机器产生了更多不同的需求，例如工程、模块化、通讯、数据分析及智能系统。尤其数据分析是多方面的：在线和离线状态分析、预测性维护、模式识别、机器优化及长期数据归档。“状态分析”功能很好地说明了数据分析的重要性。当然，任何情况下，机器处理过程错误的代价都是非常昂贵的，因此也是不可取的。但是，如果无法获取过程错误分析所需的关键数据则会使情况更加严重，因为这些数据可以提供导致机器出故障的线索以及最佳解决方案。而且，如果没有这些数据分析，恐怕再也无法找到机器故障原因。通常情况下采取的第一种方案就是集成附加的数据记录机制；然而，这些机制只能提供处理错误再次发生的线索。因此，关于是否会随时出现进一步的生产损失存在极大的不确定性。这正是基于工业4.0理念的新方案TwinCAT Analytics 的目标所在。它不仅沿用了久经实践考验的TwinCAT 技术（如 PLC、ScopeView、状态监测和MATLAB®/ Simulink®），而且还充分利用了为 TwinCAT Analytics 专门研发的全新产品线。

　　在线和离线状态分析

　　可在线或者离线分析周期记录的过程及

　　生产数据

　　基于机器周期时间的数据分析：最小和最

　　大周期时间、平均周期时间、总运行时间

　　和时间差

　　周期计数器

　　离线轨迹分析

　　预测性维护

　　状态监测 — 频率分析，波峰系数、峰

　　度、RMS 计算与分类

　　过程数据的极限值监测

　　模式识别

　　检测记录数据中的规律性和重复性

　　机器优化

　　过程优化

　　能耗优化

　　简化驱动设计

　　优化所连接的电源

　　长期存档

　　云链接，通过 IoT 通讯或者 OPC UA 通讯

　　将数据在线或者离线存储到相关数据库

　　在NoSQL数据库中存储数据

　　支持任意数据格式

　　Analytics 基础架构

　　通过IoT通讯接口，机器制造商和最终用户在设置TwinCAT Analytics时将获得充裕的空间进行控制。一个重要的方面是IoT接口并不就意味着必须将某些数据存储在公共云上。同样的技术可以用于私有局域网络，并提供给客户灵活的选择。这意味着可以在本地任意具有合适的运算能力的机器上对记录的数据进行分析。然而，通过IoT连接，机器制造商可以在位于其自己网络环境中的一台功能强大的计算机/服务器上分析其位于工厂的本地云上

的机器数据。因此，分析服务器可以立刻分析出工厂中多台机器的数据。同样的，TwinCAT

Analytics 还可以在一台位于全球云中的虚拟机上运行。您可以从诸如微软或者亚马逊等

供应商处租用处理器性能和内存，以及IT构架，从而使得机器的全球联网及分析系统变

得更加简单。鉴于机器制造商原有的经验和专长，他们处于非常有利的位置，成为服务供

应商并为最终用户提供分析服务。因此，TwinCAT　Analytics可以在虚拟的全球云平台上运行或者在机器供应商IT架构中的现有设备上运行。被授权的外部分析员可以获得不同格式的数据文件，或从云服务器中的TwinCAT Analytics　CloudStorage中安全检索数据。

　　TF3500|TC3 Analytics Logger

若要分析数据，首先需要记录数据。在TwinCAT中有不同的方式能够实现该功能，如TwinCATScope View或TwinCAT Database Server。目前TwinCAT Analytics为此提供了一个新的机制：TwinCAT Analytics Logger，它可以周期性地存档大量数据。该想法是基于大数据（Big Data）要求周期性地存储整个过程映像的需求。您可以在组态界面设置，并可手动选取需要存储的数据。同样，您也可以从 PLC 或 NC 等应用中添加

需要存储的数据。数据存储在Analytics Logger中配置。数据可以被存储到一个文件，或使用TwinCAT IOT Communication 通过开放的、标准化的协议（MQTT）发送。在创建自己的TwinCATAnalytics架构时，MQTT可提供最大灵活性。

　　TE35xx | TC3 Analytics Workbench

TwinCAT Analytics Workbench是一种由多个有用的组件构成的平台。在线和离线分析可以用于一台或者多台机器。基础软件包中提供使用TwinCAT Analytics 库模块的选项，如果需要的话，还可将其扩展应用到自己编写算法的PLC代码中，也可使用TwinCAT　Condition Monitoring，或者C++、MATLAB®/Simulink® 进行扩展。基础软件包包含TwinCAT PLC Runtime、新的TwinCAT Analytics Configurator 和相关的

Analytics PLC库，及需要授权的专业版ScopeView和经过MQTT的IoT通讯接口。该授权与

待分析的机器数量有关。TwinCAT runtime 的最大的优势在于其具有极大的灵活性。您可以在TwinCAT系统中完全自由地实现在线或者离线分析。您可以应用现有的和经过测试的算法。现有的代码可以一对一地映射。单独的机制分析链可以通过状态监测库实现机器诊断功能。也可以通过在Runtime中集成 MATLAB®/Simulink®模块的方式实现。您可以在IEC61131或C/C++中添加您自己的算法。TwinCAT AnalyticsConfigurator能够实现Analytics库中功能块的简单图形配置。使用yTwinCATAnalyticsConfigurator（TwinCAT

Analytics 组态工具），您可以轻松筛选由TwinCATAnalytics Logger周期性地获取的数据。专业版Scope View中的“post-scope configuration”功能则可以实现从一个很大的数据包中选择很多不同的变量并将其图形化显示。这意味着以前记录的数据可以在日后显示在ScopeView中。通过TwinCAT Database Server，您可以将数据持续离线存储在数据库中。配置工具可以提供一些分析逻辑，利用这些逻辑您可以离线检查这些数据，以便于分析阈值或者在机器周期内进行实时分析。因此，您可以轻松判断机器循环的整个运行时间（runtime）—最短的、最长的及平均运行时间。能耗要求的判断和监测可以用作进一步的分析标准。状态分析功能的适应也非常简单，比如，判断一个旋转的铣头是否经常在停止状态，或者以速度A、速度B、速度C在工作，抑或经常处于错误状态。这些结果可以清晰地以柱状图形式显示。

　　TF3510 | TwinCAT Analytics Library

　　TwinCAT Analytics library（TwinCAT数据分析库）是一个PLC库，可用于在TwinCAT AnalyticsWorkbench 的PLC runtime中进行在线或者离线分析。该库包含了用于周期性分析、能耗要求或 RMS 计算的功能块。有经验的 PLC编程员可以直接将该库中的功能块用在其自己的PLC应用中，例如，与状态监控库中的分析链一起使用。另一个选择是用组态工具配置功能块，因此您无需手写 PLC 代码。即使没有受过PLC编程培训的人员也可以轻松配置分析功能块。ScopeView或TwinCAT HMI可以用于显示分析结果。

　　TF3520 | TwinCAT Analytics Cloud Storage

　　TwinCAT Analytics Cloud Storage提供在公有云或者私有云上的数据存储功能。数据可以通过一个所谓的消息代理（message brocker）提供给云存储。该代理（brocker）的作用如同一个与之相连的多个客户端之间的媒介。它提供多种通讯主题，因此任何 IoT 客户端都可以“订阅”TwinCAT Analytics Cloud Storage 主题，也可以在一个主题中“发布”信息。因为主题的结构是开放的，如同在存储区的数据描述一样，因此任何IoT客户端都可以访问该存储空间。