研華APAX備援方案 徹底降低控制器失效風險
- 林稼弘
-
綜觀多數自動化應用場合，皆務求極高可用度，否則不論因何緣故導致控制器失效，輕則影響生產良率、釀成經濟損失，重則危害人民生命財產安全，無論結局如何，都是我們應想辦法避免，提前防範於未然的。
因此用戶在關注控制器本身的可靠度之餘，更需從系統層面建立高可用性機制；值此時刻，配置兩台支持備援功能的控制器，以期在主控制器失效時由另一備援控制器接手運作，是最直覺妥適的做法。
然而，傳統PLC 控制器即使不乏備援方案，卻礙於諸多障礙，導致用戶僅願意在最核心關鍵處實施或寧可承擔系統失效的風險，也不願加以採用。
傳統PLC備援技術 要價昂貴且實施困難
研華公司工業自動化事業群副理周昇亮分析，傳統PLC備援，不外乎軟體式備援、硬體式備援兩類模式。如若使用者已有原控制邏輯但欲升級為備援系統的轉換，前者牽涉程式邏輯大幅改寫，學習門檻高。
後者不需改寫程式邏輯儘管相對容易實施，但用戶卻須另外購置大量同步模組與通訊設備，歷經繁瑣的安裝與配置程序，此舉大幅提升整體系統的建置成本4？5倍甚至更多，著實令用戶望之卻步。
另值得一提，傳統PLC控制器無論採取軟體式或硬體式備援模式，使用者介面皆不友善，除了難以研讀的操作手冊，更有繁複的狀態指示燈號，讓系統維護的難度大幅提高。
著眼於此，長期致力研發物聯網( IoT)技術的研華，有感於半導體及IT技術日新月異，致使PC 體積縮小且性能激增，加上網路傳遞可靠度已趨穩定，遂構思運用這些優勢。
針對自動化控制器( APAX)，設計一種蘊含更高控制智能、更具成本效益的新型態備援方案，系統架構決定取材IoT智慧型終端協同連動精神，在系統內埋下另一「心臟」，也就是一顆數位訊號處理器(DSP)，運行控制器的備援機制，研華已將此創意實現於APAX-5620KW 產品，也讓該項產品憑藉這般設計巧思，獲得台灣精品獎殊榮。
取材IoT智慧型終端協同精神 建立相互備援妙效周昇亮解釋，IoT技術內含雲與端兩大架構，針對雲部分，主要肩負大部分資料運算處理任務，藉以產出有用資訊，儘管如此，端的部分亦需具備智能化，因此要想構築IoT應用環境，少不得需要佈建智慧型終端。
談到「智慧」，或許聽來模糊，但其中一個最簡單的體現即是協同作業、相互備援；環顧APAX-5620KW運作原理，乃是透過雙控制器「知己知彼」，掌握彼此狀態與資訊，建立綿密夥伴關係，才得以創造無縫失效接手的妙效，與IoT智慧型終端的應用訴求如出一轍。
埋藏在APAX-5620KW的DSP，屬於標準PC-based元件，相較於封閉式PLC，擁有得天獨厚的性價比優勢，使用戶不再需要受制高昂費用而忍痛放棄備援；但研華深知，以往用戶不欲採用控制器備援方案的主因，除「昂貴」外，尚有「複雜」這項不利因子，因而將i 世代極簡化、人性化精神融入產品設計，使用戶能快速上手，享受前所未見的絕佳體驗。
秉持i世代極簡原則 訴諸直覺化操作體驗
周昇亮表示，首先，DSP韌體( Firmware)可自動判斷並協助進行資料同步，因此用戶完全無需改寫上層應用程式。其次，用戶僅需購置另一台控制器即可啟動備援，不需裝設額外通訊模組。
此外只要勾選Utility 設定頁面的Redundancy選項，即可交由系統協助而讓雙控制器邏輯同步化，一旦設定成功，便隨即啟動備援功能，爾後備援控制器就如同「影子」，隨時緊盯主控制器狀態，並同步處理相同數據，假使日後備援控制器接手運作，皆能無縫執行既定的資料採集與傳送任務，其間無任何時差，絲毫不影響資料連續性。
此外，APAX-5620KW指示燈甚少，僅用以顯示主(備)控制器狀態、同步狀態等少數關鍵資訊；若用戶對於狀態指示有所疑義，僅需就近透過隨附於產品的拉頁查看說明，不需另行翻閱操作手冊，使操作體驗更趨直覺。
系統恆常運轉 大幅減輕急難修復壓力
研華APAX備援方案的適用範圍甚廣，其間最能發揮立竿見影效應者，周昇亮認為有兩大場域，其一是遠端無人機房，舉凡攸關隧道、號誌控制的智能交通應用，或有關水泵站、大型水利設施的水處理應用，都可望藉此將系統單一失誤的緊急程度降至最低。
例如無人值守的加壓供水站，便可藉由高可用度監控系統維持設施正常運作，就算因任何原因致使單一控制器失效，系統依舊可正常運作，維護單位僅須在接到異常報警後，好整以暇派員維護保養即可，而不須千里迢迢派員搶修。一方面不讓人民遭受無水可用之苦，一方面也節省了維護單位人事與交通的費用。
另一場域則在於設備監控系統，旨在提升系統可用度，並防止資料不連續或遺失現象。以半導體廠為例，必須隨時監控各種製程參數，並統合相關數據進行迴歸分析，以作為製程改善依據，若因控制器失效而遺漏任何片段資料，都可能對製程良率改善產生不利影響；借助APAX備援技術，便可巧妙化解這項隱憂。
總括而論，對於多數自動化應用場合，控制器只要有所閃失，都將產生損失，若因成本偏高或實施困難而捨棄建立備援機制，絕非健康狀態；研華期望藉由新型態備援技術，幫助用戶遠離巨大風險的豪賭，有效維持關鍵系統的恆常運作。按此了解更多案例方案。(本文由研華科技提供，林稼弘整理)
