在工業(yè)4.0大概念下，對機(jī)器產(chǎn)生了更多不同的需求，例如工程、模塊化、通訊、數(shù)據(jù)分析及智能系統(tǒng)。尤其數(shù)據(jù)分析是多方面的：在線和離線狀態(tài)分析、預(yù)測性維護(hù)、模式識別、機(jī)器優(yōu)化及長期數(shù)據(jù)歸檔。“狀態(tài)分析”功能很好地說明了數(shù)據(jù)分析的重要性。當(dāng)然，任何情況下，機(jī)器處理過程錯(cuò)誤的代價(jià)都是非常昂貴的，因此也是不可取的。但是，如果無法獲取過程錯(cuò)誤分析所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)則會(huì)使情況更加嚴(yán)重，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)可以提供導(dǎo)致機(jī)器出故障的線索以及最佳解決方案。而且，如果沒有這些數(shù)據(jù)分析，恐怕再也無法找到機(jī)器故障原因。通常情況下采取的第一種方案就是集成附加的數(shù)據(jù)記錄機(jī)制；然而，這些機(jī)制只能提供處理錯(cuò)誤再次發(fā)生的線索。因此，關(guān)于是否會(huì)隨時(shí)出現(xiàn)進(jìn)一步的生產(chǎn)損失存在極大的不確定性。這正是基于工業(yè)4.0理念的新方案TwinCAT Analytics 的目標(biāo)所在。它不僅沿用了久經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的TwinCAT 技術(shù)（如 PLC、ScopeView、狀態(tài)監(jiān)測和MATLAB®/ Simulink®），而且還充分利用了為 TwinCAT Analytics 專門研發(fā)的全新產(chǎn)品線。

　　在線和離線狀態(tài)分析

　　可在線或者離線分析周期記錄的過程及

　　生產(chǎn)數(shù)據(jù)

　　基于機(jī)器周期時(shí)間的數(shù)據(jù)分析：最小和最

　　大周期時(shí)間、平均周期時(shí)間、總運(yùn)行時(shí)間

　　和時(shí)間差

　　周期計(jì)數(shù)器

　　離線軌跡分析

　　預(yù)測性維護(hù)

　　狀態(tài)監(jiān)測 — 頻率分析，波峰系數(shù)、峰

　　度、RMS 計(jì)算與分類

　　過程數(shù)據(jù)的極限值監(jiān)測

　　模式識別

　　檢測記錄數(shù)據(jù)中的規(guī)律性和重復(fù)性

　　機(jī)器優(yōu)化

　　過程優(yōu)化

　　能耗優(yōu)化

　　簡化驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

　　優(yōu)化所連接的電源

　　長期存檔

　　云鏈接，通過 IoT 通訊或者 OPC UA 通訊

　　將數(shù)據(jù)在線或者離線存儲(chǔ)到相關(guān)數(shù)據(jù)庫

　　在NoSQL數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

　　支持任意數(shù)據(jù)格式

　　Analytics 基礎(chǔ)架構(gòu)

　　通過IoT通訊接口，機(jī)器制造商和最終用戶在設(shè)置TwinCAT Analytics時(shí)將獲得充裕的空間進(jìn)行控制。一個(gè)重要的方面是IoT接口并不就意味著必須將某些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在公共云上。同樣的技術(shù)可以用于私有局域網(wǎng)絡(luò)，并提供給客戶靈活的選擇。這意味著可以在本地任意具有合適的運(yùn)算能力的機(jī)器上對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。然而，通過IoT連接，機(jī)器制造商可以在位于其自己網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的一臺(tái)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)/服務(wù)器上分析其位于工廠的本地云上

的機(jī)器數(shù)據(jù)。因此，分析服務(wù)器可以立刻分析出工廠中多臺(tái)機(jī)器的數(shù)據(jù)。同樣的，TwinCAT

Analytics 還可以在一臺(tái)位于全球云中的虛擬機(jī)上運(yùn)行。您可以從諸如微軟或者亞馬遜等

供應(yīng)商處租用處理器性能和內(nèi)存，以及IT構(gòu)架，從而使得機(jī)器的全球聯(lián)網(wǎng)及分析系統(tǒng)變

得更加簡單。鑒于機(jī)器制造商原有的經(jīng)驗(yàn)和專長，他們處于非常有利的位置，成為服務(wù)供

應(yīng)商并為最終用戶提供分析服務(wù)。因此，TwinCAT　Analytics可以在虛擬的全球云平臺(tái)上運(yùn)行或者在機(jī)器供應(yīng)商IT架構(gòu)中的現(xiàn)有設(shè)備上運(yùn)行。被授權(quán)的外部分析員可以獲得不同格式的數(shù)據(jù)文件，或從云服務(wù)器中的TwinCAT Analytics　CloudStorage中安全檢索數(shù)據(jù)。

　　TF3500|TC3 Analytics Logger

若要分析數(shù)據(jù)，首先需要記錄數(shù)據(jù)。在TwinCAT中有不同的方式能夠?qū)崿F(xiàn)該功能，如TwinCATScope View或TwinCAT Database Server。目前TwinCAT Analytics為此提供了一個(gè)新的機(jī)制：TwinCAT Analytics Logger，它可以周期性地存檔大量數(shù)據(jù)。該想法是基于大數(shù)據(jù)（Big Data）要求周期性地存儲(chǔ)整個(gè)過程映像的需求。您可以在組態(tài)界面設(shè)置，并可手動(dòng)選取需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。同樣，您也可以從 PLC 或 NC 等應(yīng)用中添加

需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Analytics Logger中配置。數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)到一個(gè)文件，或使用TwinCAT IOT Communication 通過開放的、標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議（MQTT）發(fā)送。在創(chuàng)建自己的TwinCATAnalytics架構(gòu)時(shí)，MQTT可提供最大靈活性。

　　TE35xx | TC3 Analytics Workbench

TwinCAT Analytics Workbench是一種由多個(gè)有用的組件構(gòu)成的平臺(tái)。在線和離線分析可以用于一臺(tái)或者多臺(tái)機(jī)器。基礎(chǔ)軟件包中提供使用TwinCAT Analytics 庫模塊的選項(xiàng)，如果需要的話，還可將其擴(kuò)展應(yīng)用到自己編寫算法的PLC代碼中，也可使用TwinCAT　Condition Monitoring，或者C++、MATLAB®/Simulink® 進(jìn)行擴(kuò)展。基礎(chǔ)軟件包包含TwinCAT PLC Runtime、新的TwinCAT Analytics Configurator 和相關(guān)的

Analytics PLC庫，及需要授權(quán)的專業(yè)版ScopeView和經(jīng)過MQTT的IoT通訊接口。該授權(quán)與

待分析的機(jī)器數(shù)量有關(guān)。TwinCAT runtime 的最大的優(yōu)勢在于其具有極大的靈活性。您可以在TwinCAT系統(tǒng)中完全自由地實(shí)現(xiàn)在線或者離線分析。您可以應(yīng)用現(xiàn)有的和經(jīng)過測試的算法。現(xiàn)有的代碼可以一對一地映射。單獨(dú)的機(jī)制分析鏈可以通過狀態(tài)監(jiān)測庫實(shí)現(xiàn)機(jī)器診斷功能。也可以通過在Runtime中集成 MATLAB®/Simulink®模塊的方式實(shí)現(xiàn)。您可以在IEC61131或C/C++中添加您自己的算法。TwinCAT AnalyticsConfigurator能夠?qū)崿F(xiàn)Analytics庫中功能塊的簡單圖形配置。使用yTwinCATAnalyticsConfigurator（TwinCAT

Analytics 組態(tài)工具），您可以輕松篩選由TwinCATAnalytics Logger周期性地獲取的數(shù)據(jù)。專業(yè)版Scope View中的“post-scope configuration”功能則可以實(shí)現(xiàn)從一個(gè)很大的數(shù)據(jù)包中選擇很多不同的變量并將其圖形化顯示。這意味著以前記錄的數(shù)據(jù)可以在日后顯示在ScopeView中。通過TwinCAT Database Server，您可以將數(shù)據(jù)持續(xù)離線存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。配置工具可以提供一些分析邏輯，利用這些邏輯您可以離線檢查這些數(shù)據(jù)，以便于分析閾值或者在機(jī)器周期內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。因此，您可以輕松判斷機(jī)器循環(huán)的整個(gè)運(yùn)行時(shí)間（runtime）—最短的、最長的及平均運(yùn)行時(shí)間。能耗要求的判斷和監(jiān)測可以用作進(jìn)一步的分析標(biāo)準(zhǔn)。狀態(tài)分析功能的適應(yīng)也非常簡單，比如，判斷一個(gè)旋轉(zhuǎn)的銑頭是否經(jīng)常在停止?fàn)顟B(tài)，或者以速度A、速度B、速度C在工作，抑或經(jīng)常處于錯(cuò)誤狀態(tài)。這些結(jié)果可以清晰地以柱狀圖形式顯示。

　　TF3510 | TwinCAT Analytics Library

　　TwinCAT Analytics library（TwinCAT數(shù)據(jù)分析庫）是一個(gè)PLC庫，可用于在TwinCAT AnalyticsWorkbench 的PLC runtime中進(jìn)行在線或者離線分析。該庫包含了用于周期性分析、能耗要求或 RMS 計(jì)算的功能塊。有經(jīng)驗(yàn)的 PLC編程員可以直接將該庫中的功能塊用在其自己的PLC應(yīng)用中，例如，與狀態(tài)監(jiān)控庫中的分析鏈一起使用。另一個(gè)選擇是用組態(tài)工具配置功能塊，因此您無需手寫 PLC 代碼。即使沒有受過PLC編程培訓(xùn)的人員也可以輕松配置分析功能塊。ScopeView或TwinCAT HMI可以用于顯示分析結(jié)果。

　　TF3520 | TwinCAT Analytics Cloud Storage

　　TwinCAT Analytics Cloud Storage提供在公有云或者私有云上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。數(shù)據(jù)可以通過一個(gè)所謂的消息代理（message brocker）提供給云存儲(chǔ)。該代理（brocker）的作用如同一個(gè)與之相連的多個(gè)客戶端之間的媒介。它提供多種通訊主題，因此任何 IoT 客戶端都可以“訂閱”TwinCAT Analytics Cloud Storage 主題，也可以在一個(gè)主題中“發(fā)布”信息。因?yàn)橹黝}的結(jié)構(gòu)是開放的，如同在存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)描述一樣，因此任何IoT客戶端都可以訪問該存儲(chǔ)空間。