Пользователи машин и оборудования концентрируются на воплощении концепции Промышленного Интернета вещей (IoT). Чтобы воспользоваться всеми преимуществами сетевого взаимодействия производственных мощностей, необходимо дать оборудованию имели доступ к облаку. Это обеспечивается с помощью так называемых граничных устройств.
Потребность в более продуктивных и эффективных процессах в различных отраслях промышленности продолжает неуклонно расти. Необходимо постоянно отслеживать энергопотребление, быстро и качественно обслуживать оборудование, а также должна иметься возможность для измерения и сравнения эффективности промышленных активов. Всё эти требования и условия выполняется благодаря автоматизации и тесному сетевому взаимодействию машин и производственных линий.
Эффективное использование данных
Решения Промышленного Интернета Вещей позволяют пользователям извлекать информацию с машин и оборудования, находящуюся за пределами аварийных оповещений и уведомлений о событиях. "Пользователь будет заранее знать о компонентах, подающих признаки износа или поломки" - говорит Ральф Пюлер, менеджер B&R по продуктам Промышленного Интернета Вещей. «В настоящее время только около одного процента данных, которые генерирует завод, фактически используется», - подчеркивает он. B&R стремится увеличить этот процент, используя модульный пакет решений, состоящий из аппаратных и программных компонентов, которые могут быть адаптированы для удовлетворения требований клиентов.
Модульное программные приложения mapp Technology позволяют собирать данные с машины, обрабатывать и визуализировать их. Для настройки систем учета энергии все, что потребуется инженеру по автоматизации - это встроить приложение mapp Energy в свой проект в Automation Studio при помощи drag and drop. Приложение автоматически собирает данные об энергопотреблении со всех осей машины, производит расчеты и отображает соответствующие параметры. "Есть множество других приложений помимо mapp Energy, в том числе и для расчета общей эффективности оборудования." - добавляет Пюлер.
Безграничная емкость хранилища
Раньше приходилось стирать данные практически сразу, для того, чтобы освободить место для новых. "Однако если мы хотим тщательно проанализировать и использовать эти данные, то нам необходимо их где-то хранить." - говорит Пюлер. Это может быть локальная база данных или облачный дата-центр.
В эпоху Промышленного Интернета Вещей нас совсем не интересуют данные отдельной машины - нам интересно совершенно иное. "Я хочу иметь возможность сравнить машины и производственные линии друг с другом, даже сравнить различные производственные мощности, находящиеся в разных частях света", - объясняет Пюлер. В принципе, можно проанализировать и оценить требуемый объем данных с помощью локальных вычислительных мощностей. "Однако, гораздо больше смысла воспользоваться преимуществами, предлагаемыми облаком - практически безграничные возможности по обработке и хранению данных." - замечает он.
OT встречается с IT
Аппаратное обеспечение, которое отправляет собранные данные в облако, является так называемым граничным устройством. Граничное устройство? "Мы называем их так, потому они являются последним физическим объектом на пути к облаку" - объясняет Пюлер. Данные устройства формируют своего рода интерфейс между операционными технологиями (OT) на машинному уровне и IT-решениями в облаке. OT включают в себя аппаратные и программные компоненты, которые отслеживают и управляют устройствами, процессами и событиями в реальном времени.
Данные, собранные на уровне OT можно передать в облако различными способами в зависимости от применения и объема данных. "Мы предлагаем три типа граничных устройств чтобы иметь выбор решения под любую ситуацию" говорит Пюлер.
Три варианта граничных вычислений
Если датчик получает сигнал раз в час, то есть смысл оправлять данные сразу в облако. Отличным примером может послужить датчик, следящий за утечками в трубопроводе. "Данная ситуация не требует управления в реальном времени, а значит не требуется локальное управление логикой." Кроме того, команде технического обслуживания достаточно проверять трубопровод в течение нескольких дней. Для простых приложений, подобных этому, будет вполне достаточно контроллера шины B&R. Он передаст необработанный сигнал ввода\вывода в облако в шифрованном виде через OPC UA. "Мы называем это решение Edge Connect." - говорит Пюлер.
Когда в процесс вовлечен большой объем данных возникает необходимость их первичного сбора на машине. У этого подхода есть сразу два преимущества: во-первых, это снижает требования к расходам и полосе пропускания облачных служб, во-вторых, обеспечивает буферизацию данных для предотвращения их утери в случаи ошибок сети. "В этом случаи используется наши стандартные системы управления" - отмечает Пюлер. "Мы называем этот метод Embedded Edge, и он не только отрабатывает логику в реальном времени, но и передаёт данные в облако."
Автоматически адаптируемые системы
Чтобы отслеживать все производственные линии, данные с сотен модулей ввода/вывода нужно предварительно их обработать для отправки в облако. В этом в случаи обычного контроллера будет не достаточно. Но Пюлер готов предложить изящное решение и для данной ситуации. "Промышленный ПК Automation PC в связке с комплексной платформой Промышленного Интернета образуют так называет Edge Controller." Он обладает собственными вычислительными мощностями и хранилищем данных, что позволяет производить предварительную обработку и анализ данных эффективнее, чем двум ранее названным решениям. Кроме того, он может вычислять сложные алгоритмы, например, используемые в системах машинного обучения.
Благодаря многообразию выбора граничных архитектур можно легко внедрить технологии Промышленного Интернета Вещей на современных заводах. "Но граничные вычисления не являются прерогативой только нового оборудования" - акцентирует внимание Пюлер. "Они серьезно улучшат работу имеющегося парка машин, которое сейчас находиться в относительной оторванности от прочего оборудования." У B&R есть отличное решение для старых производств - Orange Box. Решение Orange Box подключается к существующим машинам и позволяет произвести их органичную интеграцию в граничную архитектуру благодаря универсальной комбинации из программных и аппаратных компонентов.
Протоколы для надежного соединения
Данные от граничных устройств в облако передаются с использованием специальных протоколов, поддерживающих передачу обольших объемов данных. Специалисты B&R предлагают уже широко известные протоколы, реализующие управление очередями - MQTT (Message Queue Telemetry Transport) и AMQP (Advanced Message Queuing Protocol), которые позволяют надежно передавать пакеты данных, даже в тех случаях, когда сетевое соединение нестабильно или имеет низкое качество сигнала. Они создают очередь из пакетов данных и сохраняют её, чтобы при необходимости отправить их позже.
Другие протоколы, в том числе OPC UA, могут передавать данные через MQTT и AMQP. "Ключевым преимуществом OPC UA является поддержка всех типов аппаратного и программного обеспечения на уровне IT и систем управления вне зависимости от производителя," - объясняет Пюлер. Это гарантируют надежную связь машинного и облачного уровней, которое полностью игнорирует используемое аппаратное обеспечение.
Автор: Кармен Клингер-Дайзерот, независимый журналист
