拥有PDA，任意遨游

发布时间：2005-11-22 作者：Jeanine Katzel, CONTROL ENGINEERING高级编辑

    PDA（个人数字助理）今天随处可见。在自动化控制环境中也越来越广泛地应用了PDA。使用PDA作为人机界面（HMI）显著增长，预计PDA市场在未来的几年里将会大幅度增长。
　　今天的PDA是具有强大功能，多种用途的设备。虽然PDA不是有线桌面系统的取代品，但是PDA可以完成桌面系统的大部分功能。它们提供了丰富的图形和功能。此外，在你所能想到的应用程序中都可以使用自动化控制软件，使工程人员能够随时随地对现场发生的问题快速作出反应。HMI软件也不例外。大部分HMI系统能够适应PDA的加入。当便携性已经成为自动化处理的需求时，PDA已经将便携性带进了控制室。

　　基于PDA的HMI
　　若要完美实施基于PDA的HMI，必须考虑3个基本因素：硬件、软件、服务/支持。
　　硬件，传输性    在工业自动控制环境下被用作HMI的两种主要的手提设备是 ：使用微软视窗操作系统的设备（比如PocketPC）和使用自己专有操作系统的Palm。它们都提供了相似的图形功能、内存、速度和执行效果。每种手提设备都有丰富的应用程序。很明显地，在一种设备上运行的程序无法在其他设备上运行。虽然有些软件供应商为每种设备都提供了一个软件包版本，但是大部分供应商只专注于提供一种版本或另一种版本的软件。
　　NI公司LabView产品经理Eric Reffett说：“过去，人们使用Palm PDA处理日常工作，比如日历和名片簿功能；使用PocketPC PDA处理更多基于微软视窗的应用程序，比如Word, Excel, Outlook和 Internet Explorer，这是因为PocketPC PDA的处理器速度更快。但是，今天，市场上可以提供各种规格的Palm和PocketPC设备，有内存小、处理器速度较慢的简单便宜的PDA，也有内存更大、处理器速度更快的功能强大又昂贵的PDA，它还具有WiFi和蓝牙功能。”NI的LabView工具可以帮助用户为手提设备开发和编译自己的HMI应用程序。
　　将PDA设置成HMI后，用户期待发生什么呢？“很显然的，PDA不可能完成桌面系统所能做的一切工作”，Iconics公司总裁 Russ Agrusa说，“你不可能将很多实时资产放在一个240 x 340 像素的屏幕上。”但是PDA的成功是有目共睹的，“今天，超过30家制造商在生产PDA。”
　　Iconics 公司的Pocket Genesis将他们的Genesis32系统运用到手提设备上。用户可以获取生动的HMI显示、警报、趋势信息。移动技术，比如Iconics的 BizViz Suite，用蜂窝网络通过Pocket Genesis接入数据。
　　另一个需要记得的忠告就是，如果手提设备硬件不能和其他设备与系统进行通讯的话，将会失去它的强大功能，必须通过通讯才能获得信息。选择数据传输方式取决于许多因素。“整个无线领域使许多人感到困惑”，Agrusa警告说，“使用蜂窝移动无线网络与基于IEEE 802.11标准的企业内部无线应用是不同的。”
　　软件    HMI在PDA上的应用分为两个部分：1） 在PDA上正确运行的软件 ；2）将客户终端下载到PDA的功能，并且将PDA作为远程观察器。设置客户终端使用户可以通过PDA观察服务器运行的情况。与直接在PDA上运行的专门的无线应用程序相反，这是远程运行的应用程序。虽然它们有不同的功能，但是这两种程序都是合法的，功能丰富的。
　　影响HMI软件选择的因素有很多。Honeywell公司的高级实时应用经理Scott Hillman说，应该将PDA的有效应用扩展到控制系统领域，使人们能够到达任何以前所无法到达的地方。“我们也只是刚刚尝试如何将这些设备应用在处理系统上”，他说。
　　Honeywell公司的手提PDA解决方案是移动PKS的一部分，它包括IntelaTrac PKS和 Mobile Station PKS。它们与公司的 Experion控制系统相结合，使用无线手提计算设备，来传输关键信息、过程图片，数字视频和其他重要功能。
　　GE Fanuc公司HMI/SCADA产品市场总监Roy Kok同意Hillman的观点。“在过去的大约4年时间里PDA产量大幅增加。PDA的一个重要作用就是减少数据采集的工作量。HMI使我知道正在发生些什么。我没有必要通过一个PDA设备控制整个车间，但是我会用它来分析情况并采取相应的措施，”Kok说。使用GE Fanuc公司PalmView, TabletView和LogicDeveloper PDA手提设备与工业自动化软件，可以为移动用户接入控制系统，以获取实时数据。
　　服务和支持系统的使用还必须考虑到软硬件之外的因素，包括：
　　·安全性，可靠性。 PDA的无线属性会引起许多用户对其安全性与可靠性的顾虑。但是，如今的技术能够保证无线环境是相当安全的。通过限制数据的可用性，约束无线范围也能获得安全。同时，IT部门已经或正在保护绝大部分的工业操作。
　　·鲁棒性。  PDA能否充分工作？它们可靠吗？它们能够完成所要求的功能吗？必须已经实施了一套系统，才能回答这些特定的应用问题。
　　·信号覆盖。信号覆盖区域足够吗？通过安装可以使整个工厂覆盖信号，但是人们认为100%的覆盖是不现实的--也可能是不必要的。是否有些地方会发生信号损耗？如何解决这个问题呢？
　　·人为因素。 Software Horizons 公司总裁 Ramal Murali强调，有必要考察限制使用PDA作为HMI的人为因素，就像考察技术因素一样。“没有人能够区分超过5到7个东西。将更多种类的信息放在一个屏幕上就显得更多了。你能借助PDA获得更大的能力，但是这还不能与桌面系统相提并论。”他说。
　　Software Horizons 公司的InstantHMI产品将手提设备转换成在Palm OS和微软视窗上运行的HMI。其拥有的design once, deploy anywhere技术使应用一旦被创建，可配置在大量的目标平台上。该系统能与几乎所有厂家的控制器兼容，包括Rockwell Automation, Watlow和Wago公司。

　　技术无障碍
　　技术进步已经消除了将PDA作为HMI的大多技术壁垒。技术限制会影响一些功能，比如数据处理能力和图形方案。但是，将控制系统扩展到这个领域不仅是可能的，也是必要的。
　　“你确实需要考虑什么是你所期望达到的，” GE Fanuc的Kok说。“可以借助技术达到你的目的，而你只需要运用那些可以增加价值的技术。什么能帮助你更好地管理工厂？运用技术可以使你获得实时数据。明确什么是你所需要的，然后决定怎样做可以获得最大收益。”
　　“要确保你的手提设备能够与现有系统很好地结合起来，”Honeywell公司的Hillman警告说。他们的目标是无论在实时性还是实用性上，都要将现场操作工、设备维护工与自动化环境结合起来。“我们希望能够使整个空间融为一体，将控制室里发生的一切与现场发生的一切集成起来。”他说。“手提设备的计算能力使控制系统增值--也使公司在自动化方面的投资增值。”

　　相关更多信息，请访问下列网站或进入
　　www.cechina.cn/freeinfo
　　输入咨询编号查询。

　　Rockwell Automation
　　www.ab.com 240
　　GE Fanuc
　　www.gefanuc.com 241
　　Honeywell
　　www.acs.honeywell.com 242
　　Iconics
　　www.iconics.com 243
　　National Instruments
　　www.ni.com 244
　　Opto 22
　　www.opto22.com 245
　　Palm
　　www.palm.com 246
　　Performance Software Associates Inc.
　　www.performancesw.com 247
　　Software Horizons Inc.
　　www.instanthmi.com 248
　　Wago
　　www.wago.com 249
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　　传输方式选择
　　传输方式选择很大程度上取决于应用系统。虽然在这里总结的4种可能是最普遍的，但是也不能排除其他传输方式。其他方式（比如Zigbee, 请访问www.zigbee.org,）虽然有些冒险，但是也不能因此而贬低它的价值。
　　·  最常用的传输方式是红外技术。这是一种低廉的传输方式，同时也有很多严格的限制条件。因为红外线可能会受光亮与灰尘的影响，所以不太可靠。但是，它在干净的房间里得到了很好的应用，比如，在可能受到的干扰较小的地方。今天的微软视窗操作系统能自动探测到红外端口，端口可以很容易地与设备相连，建立一个可行的，稍有点不稳定的环境。红外传送技术使设备能够在4～10英尺的范围内进行通讯。
　　·  虽然不可否认，IEEE 802.11 标准(standards.ieee.org) 和蓝牙技术(www.bluetooth.org)  之间存在着竞争，但是使用哪一个标准常常取决于应用系统和现有的传输方式。现在蓝牙技术的运用范围相对受限，但是人们在努力扩大其应用范围。802.11标准中，后继的802.11g和i，以及作为补充的802.11b，具有更好的安全性和更大的应用范围。
　　NI公司LabVIEW产品经理 Eric Reffett说：“IEEE 802.11 被广泛使用。它是以太网，所以人们很容易构建，理解并适应它。许多PDA产品中运用了802.11。蓝牙技术也有一些特别的优点，但是这就要求更大的知识量。在它的原型中建有识别系统。当两个蓝牙设备靠得很近时，它们自动开始通讯，并查看彼此能否共享数据。802.11设备则不可能做到这些。必须用手为每个设备建立通讯。许多产业--比如，自动化--已经开始发现蓝牙技术的这些优势。”
　　· 当需要远距离的全球化传输方式时，使用蜂窝技术可以提供可靠的，本质无限的通讯。

　　从手工控制到精确自动控制
　　美国西部地区的水资源是很宝贵的，许多社区严格控制水的使用。在这些被小心保护的水资源中有科罗拉多州South Platte河。在一个由县、市政府投资的项目中，建造了灌溉沟渠，根据估计的South Platte河水流量，通过调节每天经过沟渠的水流，保护水资源。
　　起初，这个叫做Fulton 沟渠工程的系统，是手工控制的。虽然结果令人满意，但是整个手工控制过程令人不快。当沟渠操作工被通知需要改变水流流量时，经常离现场有30~50英里远。因为没有方法可以远程调节水流流量，调节过程既耗时又效率低。
　　为了使系统能够做出更即时响应，去年实现了操作自动化。现在需要改变水流流量时，操作工只要拿出PDA，按下设备电话功能的“连接”按钮，与控制水闸门的Opto 22 Snap Ultimate I/O 系统连接。通过Modbus TCP/IP网络，所有连接都是安全的，密码得到保护。
　　操作工在PocketPC所附的微软CE操作系统下，通过Performance Software Associates创建的HMI控制应用软件与控制系统互动。从PDA控制屏幕上，操作工能看到水闸门的位置并选择或调节水流速度。在接受到流量调节通知后的15分钟内，Ultimate I/O 控制器调节闸门，精度达到1立方英尺/秒。
　　操作工可以通过PDA来很好地控制水闸门，能得到以前在水闸门现场操作一样的效果。在便携式电话所在的任何地方都可以调节闸门。该系统不分昼夜为客户提供了可靠而精确的水流。系统提供实时数据，每秒刷新一次。

　　Performance Software Associates总裁Joe Berger在评价该系统时说，“系统最大的好处是为用户提供了可靠的水资源。过去，每天需要手工调节闸门两到三次。”
　　“我们都对HMI投入使用后的响应速度以及有效工作留下了深刻的印象，”他继续说道，“我们这么做是因为客户需要另一种方式来控制操作。我们很小心地提出了这个方案，但坦白地说--通过CE所支持的开发与仿真工具--一切就绪之后，我们就可以用那个小小的PDA完成所有工作。”
　　若想了解更多Performance Software Associates的信息，访问www.performancesw.com
　　若想了解更多Snap Ultimate I/O控制系统的信息，访问www.opto22.com。