自 2008 年起，佩魯賈就有現(xiàn)代版的舊金山纜車在歷史悠久的老城區(qū)、火車站和城郊之間的七個站點往返穿梭，每年運送約 300 萬名乘客
如果想要乘坐纜車，不一定要去舊金山。意大利佩魯賈于 2008 年投入運營了一款現(xiàn)代化的纜車式交通工具：Minimetro（無人駕駛迷你小火車），為了確保它能夠繼續(xù)可靠地往返于歷史悠久的老城區(qū)，運送當?shù)鼐用窦坝慰停數(shù)卣疀Q定對每個站點輔助設(shè)施的整個控制系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造。系統(tǒng)集成商 Umbra Control 采用倍福基于 PC 的控制技術(shù)完成了此項要求極高的技術(shù)升級。
公共交通項目的工期要求通常都很緊，Minimetro 樓宇自動化控制系統(tǒng)的全面現(xiàn)代化改造的工期要求尤為緊迫。此次改造項目于 2021 年 3 月開工，計劃于 2021 年 12 月竣工。初聽起來時間好像很充裕，但實踐證明，在給定的框架條件下，項目具有相當大的挑戰(zhàn)性。“畢竟，在項目施工期間，我們不能讓通往佩魯賈老城的鐵路交通癱瘓數(shù)周或數(shù)月，甚至一天都不行。”系統(tǒng)集成商 Umbra Control 公司的研發(fā)經(jīng)理 Giorgio Passeri 在指出項目遇到的難題時說道。“Minimetro 是當?shù)毓步煌ㄏ到y(tǒng)中通往佩魯賈老城最重要的交通線路。”Minimetro SPA 運營公司內(nèi)負責該項目的工程師 Monia Mariani 明確指出了此次改造項目的重要性。
大約 1500 個輸入和輸出信號通過大約 20 個倍福控制器和額外的遠程 I/O 安全地傳輸給控制中心，在控制中心使用 Visiosuite Scada 軟件對這些信號進行監(jiān)測和控制
Minimetro 線路總長 3.5 公里，25 輛無人駕駛小火車穿梭在七個車站之間，每年可運送約 300 萬名游客和佩魯賈居民。在 2007/2008 年 Minimetro 施工期間，佩魯賈纜車也被整合到這條線路上，通勤者們都很喜歡搭乘纜車，從城西的免費停車場坐到主火車站。纜車自 2008 年運營以來，迄今已售出約 3600 萬張票。
鑒于纜車的重要戰(zhàn)略意義，Umbra Control 必須確保它具備持續(xù)運營能力。“我們必須考慮到，無論是用舊的系統(tǒng)還是用新的系統(tǒng)，控制中心的技術(shù)人員必須能夠隨時并行監(jiān)控和操作所有設(shè)施。”Giorgio Passeri 闡述道。因此，他和他的團隊從一開始就將升級改造規(guī)劃設(shè)計為逐步遷移的特殊維保項目。此外，系統(tǒng)的所有工作都在鐵路非運營時間進行，即主要在夜間。
Umbra Control 公司的 Giorgio Passeri、倍福意大利分公司的 Mirko Vincenti、Minimetro 公司的 Monia Mariani 和 Umbra Control 公司總裁 Gianluca Ragni（從左至右）
Umbra Control 為 Minimetro 設(shè)計并實施了安保和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以及整個站點的溫度監(jiān)測及火災探測系統(tǒng)，并特別關(guān)注隧道和技術(shù)室。整個系統(tǒng)的監(jiān)控工作由 Umbra Control 開發(fā)的 Visiosuite Scada 軟件完成。
系統(tǒng)集成商通過基于 PC 的控制技術(shù)完善交鑰匙工程
Umbra Control 公司于 1975 年在佩魯賈成立，業(yè)務(wù)主要集中在安全系統(tǒng)領(lǐng)域。多年來，公司穩(wěn)步發(fā)展，扎實推進，成為一家活躍在整個意大利的知名安裝商和系統(tǒng)集成商。Umbra Control 可為私人住宅、公共建筑、工業(yè)建筑和文化設(shè)施實施復雜的樓宇自動化項目，通常承接的都是交鑰匙工程：從自動化方案的構(gòu)思到實施的全過程（項目立項、開發(fā)、調(diào)整、配置、技術(shù)培訓、維護），以及所有所需的技術(shù)更新，直到生命周期結(jié)束。倍福長期以來一直是 Umbra Control 非常重要的技術(shù)合作伙伴。“倍福為我們提供了具有良好開放性的系統(tǒng)，因而讓我們總是能夠根據(jù)客戶需求進行修改和擴展，或者分享我們自己的專有技術(shù)。”Giorgio Passeri 解釋道，“而且，倍福也一直是值得我們信賴的合作伙伴，他們提供的優(yōu)質(zhì)服務(wù)總是讓我們很放心。”
淘汰 BACnet，引入 EtherCAT —— 改變就在一夜之間
確切地說，Umbra Control 公司使用倍福技術(shù)取代了從 2008 年以來一直在使用的 BACnet 自動化系統(tǒng)。“這項技術(shù)已經(jīng)過時，不再具有可維護性，也不再能夠滿足當前需求。” Monia Mariani 指出道。
因此，他們對所有七個車站的控制和監(jiān)測系統(tǒng)進行了全面升級改造。同時，運營商采用倍福技術(shù)從控制中心監(jiān)測和控制整棟建筑及其它基礎(chǔ)設(shè)施，包括照明（單個燈具以及照明場景）、開關(guān)、UPS、電梯、自動扶梯、通風系統(tǒng)、門、閘門、溫度、風和煙霧傳感器、電視屏幕、CCTV（視頻智能分析）。車站內(nèi)共配備了 850 個數(shù)字量和模擬量輸入點和 570 個輸出點，這些點位都由控制中心控制。車站內(nèi)的 16 個 CX8190 控制器和一個用作主站的 CX2062 充當數(shù)據(jù)采集器，通常可以借助 BK1100 耦合器通過遠程 I/O 進行擴展。主要使用的端子模塊包括：EL1809 （16 DI）和 EL2809（16 DA 24 V DC，0.5 A）EtherCAT 端子模塊。此外，還有用于溫度傳感器（Pt1000 和 NTC）的帶 8 個模擬量輸入（16 位）的 EL3208-0010 模擬量端子模塊和用于處理 Minimetro 線路上模擬量信號的雙通道 EL3012 端子模塊（0...20 mA，12 位，差動），例如風速計和濁度計。各個車站內(nèi)使用的組件和裝置主要通過現(xiàn)有的繼電器和無電位觸點（門、照明）連接到 I/O 上。“Minimetro 繼續(xù)使用最初安裝的基礎(chǔ)架構(gòu)。”倍福意大利分公司基礎(chǔ)設(shè)施和樓宇自動化行業(yè)經(jīng)理 Mirko Vincenti 補充說道。
控制級通信通過 EtherCAT 實現(xiàn)，與控制中心的通信則通過自動化設(shè)備規(guī)范（ADS）協(xié)議完成。安全解決方案被劃分為 180 多個入侵檢測區(qū)。
對倍福技術(shù)和支持信心滿滿
對于 Minimetro 的運營商來說，這次升級改造項目帶來的最大改善是：擁有一個采用最新技術(shù)的可靠的自動化系統(tǒng)，并且可以隨時擴展 I/O 層。“倍福技術(shù)確保了我們硬件的長期可用性，這對于當?shù)氐墓步煌▉碚f是非常重要的一點。”Monia Mariani 指出。倍福基于 PC 的開放式控制技術(shù)讓客戶可以選擇在未來進行擴展（傳感器，支持標準協(xié)議的子系統(tǒng)），也可以選擇其它帶 ADS、OPC UA 等接口（如 Modbus-TCP）的 Scada 軟件。
來自 Umbra Control 公司的 Giorgio Passeri 自 2014 年起就一直使用倍福技術(shù)實施各種項目，他強調(diào)道：“最重要的是，倍福意大利分公司總能提供及時幫助，不僅有經(jīng)驗豐富的銷售工程師可以提供各種售前服務(wù)，還有技術(shù)過硬的專家團隊為我們提供有力的技術(shù)支撐，讓我們更有信心做好每一個系統(tǒng)集成項目。”此外，無論多么特別的信號，幾乎所有應(yīng)用所需的信號都可以通過倍福技術(shù)集成。“I/O 層的靈活性和倍福的 Runtime 環(huán)境讓我們的 Visiosuite Scada 軟件更加完善。”Passeri 說道。
遷移過程中運營未出現(xiàn)任何中斷
Mirko Vincenti 的支持在項目初始階段也起到了非常重要的作用。“聯(lián)合規(guī)劃設(shè)計各個遷移步驟是個不小的挑戰(zhàn)，因為最終重點是在不中斷運營的情況下更換硬件和軟件。”Mirko Vincenti 說道。只有在徹底分析清楚每一個可能的故障點后才能做到這一點。最終，項目實施期間沒有出現(xiàn)過一分鐘的停機，甚至沒有出現(xiàn)任何故障。“同樣重要的還有安全運營。”Giorgio Passeri 在提到 Umbra Control 公司發(fā)展歷程時補充道。“我們公司 40 年前以安裝防盜報警系統(tǒng)起家。”當時，Umbra Control 只關(guān)注物理安全，但其實網(wǎng)絡(luò)安全早已成為公司的核心競爭力之一。
倍福通過基于 PC 的控制技術(shù)讓系統(tǒng)集成商能夠為每個項目實施正確的方案，即用正確的算法進行信息加密和數(shù)據(jù)保護。為了給 Minimetro 提供全方位的保護，系統(tǒng)集成商必須確保所有軟件層的安全：從現(xiàn)場，控制器、網(wǎng)絡(luò)，到 Scada 軟件的服務(wù)器端應(yīng)用，尤其是客戶端前端。Mirko Vicenti 評論道：“倍福基于 PC 的控制技術(shù)為提供了實現(xiàn)安全通信所需的一切。”Giorgio Passeri 證實道：“相應(yīng)地，安全措施的實施也很簡單，這也要感謝倍福意大利分公司的大力支持。”Minimetro 是一個封閉系統(tǒng)，沒有連接互聯(lián)網(wǎng)的接入點，因此真正的威脅只能是來自內(nèi)部攻擊，如 MiTM（中間人攻擊）或網(wǎng)絡(luò)嗅探。盡管如此，所有所需的 OPC UA 加密通信與證書更換和 Secure ADS 加密協(xié)議都得到了實施。
現(xiàn)在回過頭看，此項目最具挑戰(zhàn)性的部分在于，通過在本地使用 EtherCAT 接口開發(fā)分布式架構(gòu)，以及在控制器本身和控制室之間建立 OPC UA 通信。“我們還將在接下來的項目中使用倍福系統(tǒng)，進一步提升我們架構(gòu)的安全性和已實施系統(tǒng)的可靠性。我們期待著我們的專業(yè)技術(shù)與倍福技術(shù)相結(jié)合后碰撞出的火花。”Giorgio Passeri 總結(jié)道。
關(guān)于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術(shù)的驅(qū)動者，倍福定義了自動化領(lǐng)域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動產(chǎn)品和 TwinCAT 自動化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個工控領(lǐng)域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個國家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風力發(fā)電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術(shù)具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動化技術(shù)完美融合在一起，為實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
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