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2022年6月28日

通过 TwinCAT Analytics 轻松查看和分析数据

为什么说数据是黄金?因为它们可以“告诉”我们很多东西。这也适用于工业环境,尤其是设备。TwinCAT Analytics 可以帮助分析和解释设备、生产和运行参数,以便为设备制造商、系统集成商、生产商和最终用户创造附加值。他们可以从优化的支持服务、新商业模式、更好的品质以及价格更实惠的产品中获益。

出于同样的目的,必须从不太有用的数据中将有用的部分分离出来,并送到一个合适的算法中。 最困难的步骤是数据解释。TwinCAT Analytics 产品系列是一套包含完整设备数据分析工作流程的开发套件:从数据采集、数据通信和数据历史存档到数据分析,以及基于 Web 交互的操作界面。

其核心当然是测量数据的可视化和分析。加载速度、数据分析的准确度以及软件的易用性都非常重要。这一切都可以通过 TwinCAT Analytics 开发工具实现,它为众多可用的算法提供了一个配置编辑器,可以搭配图形化显示数据信息的示波器 — TwinCAT Scope 一起使用。由于算法和原始数据及结果数据的图形表示之间存在大量可能的交互作用,真正做到在数据中大海捞针。在这里,TwinCAT Scope 配置特别有用,轻点鼠标就可自动生成配置。只需简单拖放即可从分析过程将结果转移到 TwinCAT Scope 视图中,以便可视化分析结果或标记数据流中的重要事件。例如,可以以微秒级的精度可视化设备循环。

让数据步入正轨

但人们并不总是需要使用 TwinCAT Analytics 系统实现的高数据分辨率,特别是当用户希望在较长的测量活动(如持续数天)后对测量值进行概览,并避免加载时间过长,因为加载时间会迅速叠加。在后续的分析步骤中,设备的每次循环可能都很重要,但这种分辨率对于粗略评估测量结果来说还不是必须的。此外,并不是每一个测量值,例如意义不大的停机期间的测量值,都必须包含在分析中。

TwinCAT Analytics Data Scout 进一步完善了 TwinCAT Analytics 的工作流程,可以满足数据查看需求。它集成在 Microsoft Visual Studio® 的 TwinCAT Measurement 项目中,提供了一个 Data Track Editor。这非常适合于快速概览单个数据记录;它可以直接从 TwinCAT Target Browser 输入数据。新的数据压缩和数据索引方法能够根据过程映像的大小,以不同的详细程度非常快速地加载数据。记录的变量可用作数据轨道。通过分割功能,甚至可以在 Data Track Editor 中分割出数据集中的大部分内容,以进一步减少分析时间。借助基于 TwinCAT Scope View 的概览图表可以定位各个数据轨道。此外,可以将采集到的不同数据合并为一个数据流。各个轨道的数据类型可以根据实际的数值范围进行转换,以便为新建的数据集节省存储空间。最后,数据导出提供新的记录,可以通过 Target Browser 提供给 Scope View 或 Analytics Service Tool 等其它工具。

超过 50 种分析算法

在初步查看完数据之后,分析工作开始。TwinCAT Analytics 可为此提供 50 多种算法,从简单的边缘计数器和周期时间分析到相关算法、线性回归和无监督聚类方法。通过 Analytics Storage Provider(TF3520)存储设备历史数据,并提供给这些易于重新配置、并具有超高性能的算法。通过这种方式能够由输入数据生成特殊的特征(例如,为了应用基于 ML 的方法),然后再次加载和处理。在使用 Analytics Workbench(TE3500)自动生成连续的设备数据监测,包括 Analytics Web 操作界面,并通过 Analytics Runtime(TF3550)下载到目标设备上之前,可以基于现有数据非常快速地测试新的想法。

如果大量的算法仍然不能满足应用需求,还有各种扩展选项可供选择。一方面,其它带数学算法的 TwinCAT PLC 功能库,如过滤器和条件监测功能库,可以直接用于 Analytics 开发工具。另一方面,用户可以通过新的 Analytics Lambda 函数用代码来扩展算法。Lambda 函数用 C++ 编写,因此可以提供用户专用算法。在整个实施过程中,可以通过向导为用户提供支持。这个过程包括创建带输入输出和参数的基本结构、编程本身以及释放算法,这样就可以在算法工具箱中将其用于所有其它 Analytics 项目。自主开发的 Lambda 函数可以与标准算法连锁,Workbench 可用于映射现有的 Analytics HMI 控件,或在 JavaScript 或 TypeScript 中完全自主编写的控件。对于 PLC 代码和操作界面的生成,将为 Lambda 函数生成 PLC 代码和选定的 HMI 控件。这同样适用于未来集成 MATLAB® 和 Simulink® 算法。通过现有的 TE1400 和 TE1401 产品可以集成到 TwinCAT Analytics 中。

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