Besivystanti pramoninio krašto skaičiavimo architektūra


Besivystanti pramoninio krašto skaičiavimo architektūra
Besivystanti pramoninio krašto skaičiavimo architektūra

Pažangiausi pramoniniai skaičiavimo įrenginiai jaučia ir valdo fizinius procesus, vykdo vietines programas ir bendrauja su pramoniniais valdikliais, gamyklos operacijomis, įmonės sistemomis ir debesų programomis. Tai būtina, kad uždarojo ciklo gamybos verslo operacijos realiuoju laiku būtų pelningos ir konkurencingos.

Bėgant metams pramonės automatizavimo architektūra buvo pažymėta didėjančiu skaičiavimu, nukreiptu į galutinius lauko įrenginius, naudojančius paskirstytą skaičiavimą, kad padidėtų našumas, kokybė, patikimumas, pasiekiamumas, reagavimas ir mažesnės programinės įrangos priežiūros išlaidos. Apribojantis veiksnys kiekviename žingsnyje buvo technologijų kaina, tvirtumas ir patikimumas. Tai pasikeitė dėl didelių komercinių, vartotojų ir daiktų interneto (IoT) technologijų ir ryšių pažangos mažomis sąnaudomis, kurios yra paplitusios kasdieniame gyvenime. Išmanusis telefonas, kasdienis prietaisas, kurį turi daugelis žmonių, yra akivaizdus tvirto, galingo kompiuterio su integruotu ryšiu ir ekranu pavyzdys.

Krašto skaičiavimo architektūra pasiekia skaitmeninį realiuoju laiku. Pastaba: vaizdas iš 2022 m. tendencijų ataskaitos

Kraštiniai įrenginiai

Pagrindinė kraštinių skaičiavimo vertė yra programų, artimų fizinei gamybai, vykdymas, greitas atsako laikas su labai maža delsa ir realaus laiko duomenų fiksavimas. Aukštesnio lygio funkcijų įtraukimas tiesiai į šią naujos rūšies galingų lauko įrenginių ir pramoninių valdiklių, kartu su operacijų apdorojimo realiuoju laiku verslo sistemomis, mažina pramoninės tarpinės programinės įrangos poreikį. Verslo sistemos vystėsi greičiau nei pramonės sistemos, kad atitiktų verslo funkcijų, įskaitant tiekimo grandinę, klientų aptarnavimą, logistiką ir internetinę prekybą, reikalavimus. Vidutinio lygio programinė įranga ir kompiuteriai atliko savo paskirtį – saugoti, sinchronizuoti, išversti ir tobulinti jutiklių ir valdiklių informaciją, bet taip pat sukūrė trapias sistemas su daugybe vidutinio lygio kompiuterių, pasikartojančių duomenų bazių, sudėtingos konfigūracijos valdymo ir brangios bei sunkiai prižiūrimos programinės įrangos. . Krašto skaičiavimas yra skaičiavimas, kuris vyksta vartotojo arba duomenų šaltinio fizinėje vietoje arba šalia jos. Paskirstytos funkcijos yra optimizavimas, ekspertinės sistemos ir dirbtinis intelektas su naujomis įrenginių klasėmis.

Kraštinių įrenginių tipai

Kraštiniai šliuzai, palaikantys senas sistemas
Pramoniniai krašto šliuzai paprastai yra tvirti pramoniniai kompiuteriai, kuriuose veikia tarpinės programinės įrangos programinė įranga, kuri jungiasi prie PLC, diskų ir kitų kraštinių įrenginių, kad būtų galima kontekstualizuoti informaciją ir susieti ją su duomenų įmonės programine įranga ir duomenų bazėmis. „Edge Gateways“ idealiai tinka teikti krašto skaičiavimo funkcijas, panaudojant įdiegtus senus valdiklius ir automatizavimą, praplečiant investicijas į kapitalinę įrangą.

Edge pramoninės skaičiavimo platformos
Patvarios skaičiavimo platformos teikia šliuzo funkcijas ir daugybę kitų funkcijų, įskaitant paskirstytą valdymą, optimizavimą, žiniatinklio serverius, OPC UA serverį ir klientus, dirbtinį intelektą (AI), REST API, vaizdo atpažinimą ir debesų ryšį (AWS, AZURE ir kt.). Daugelyje jų yra kelių naudotojų aplinkos, pvz., „Docker“ ir „Kubernetes“, leidžiančios pridėti vartotojų programas, parašytas standartinėmis programavimo kalbomis, įskaitant „Python“ ir „JavaScript“.

Išmanieji / išmanieji lauko krašto įrenginiai
„Intelligent/Smart Field Edge Devices“ – tai nauja išmaniųjų lauko įrenginių klasė, įskaitant jutiklius ir pavaras, kurie yra išmanūs ir tiesiogiai bendrauja su valdikliais, įmonėmis ir debesų programomis. Šiuose įrenginiuose yra paskirstytos valdymo funkcijos, įskaitant optimizavimą, žiniatinklio serverius, OPC UA serverį ir klientus, REST API ir debesų ryšį (AWS, AZURE ir kt.). Vartotojų iniciatyvos apibrėžia naują architektūrą, pagrįstą šiomis koncepcijomis, įskaitant NAMUR atvirąją architektūrą (NOJAS) ir Open Process Automation Forum (OPAF) standartus.

Ethernet IP iki krašto

Integruojant vienos poros eterneto standartą, pramonės pranašumas patenka į pagrindinį skaičiavimą ir daiktų internetą 10BASE-T1, todėl IP ryšiai įtaisyti galutiniuose lauko įrenginiuose, įskaitant jutiklius ir pavaras. Eterneto tinklai, palaikantys pramoninį valdymą ir automatizavimą, išnaudoja didelio kiekio eterneto infrastruktūros produktų pranašumus, įskaitant mažesnes techninės, programinės įrangos ir palaikymo išlaidas. Pagaliau SPE yra būdas atrakinti daugiau informacijos tiesiai iš jutiklių, pavarų, pavarų, variklių paleidiklių ir kitų įrenginių.

Vienos poros eternetas yra išplėstinio fizinio sluoksnio (APL) prijungti Ethernet prie lauko lygio prietaisų pavojingose ​​zonose. „Ethernet“ lauko lygiu pavers procesų pramonės skaitmeninimą realybe dėl savo universalumo ir greičio. Srovė ir įtampa bus apriboti, kad būtų iš esmės saugus sprendimas zonoms 0 ir 1 / Div 1. Pagrindinis tikslas yra pritaikyti patikrintas technologijas ir galimybes procesų automatizavimo srityje.

Semantinis kontekstinis duomenų ryšys

OPC Foundation OPC UA FLC (Field Level Communications) iniciatyva kuria atviro standarto semantinio kontekstinio duomenų ryšio komunikacijos tarp jutiklių, pavarų, valdiklių, įmonės ir debesies sprendimą, atitinkantį visus pramoninės automatikos gamyklų automatizavimo ir procesų automatizavimo reikalavimus. OPC UA FX ir toliau daro sparčią pažangą, siekdama modernizuoti paprasčiausias pramonines komunikacijas su pagrindinėmis skaičiavimo duomenų koncepcijomis iki pramonės krašto. OPC UA lauko komunikacijos (FLC) iniciatyvos tikslai:

  • Saugus ir patikimas bendravimas
  • Pardavėjo, platformos ir domeno agnostikas
  • Sąveika nuo jutiklių iki įmonės ir ne tik

OPC fondo ekosistema yra vienijanti, sudaryta iš pramonės, informacinių technologijų (IT), daiktų interneto (IoT) ir debesų organizacijų, dalyvaujančių daugiau nei 65 jungtinėse darbo grupėse, kurių tikslas – apibrėžti ir įgyvendinti standartinius kontekstinių ir semantinių duomenų modelius iš pramonės srities. įrenginiai, įskaitant jutiklius / vykdymo įtaisus įmonėms ir debesų sistemoms.

Visame pasaulyje prieinama OPC fondo UA debesų biblioteka, sukurta kartu su Švarios energijos ir pažangiosios gamybos inovacijų institutu (CESMII), leidžia OPC UA informacijos modelius pasiekti debesyje pasauliniu mastu, o tai leidžia vartotojams efektyviai rasti ir naudoti OPC modelius. Tai supaprastina programų inžineriją ir yra patikimas semantinių duomenų modelių šaltinis.

Tiesioginis laukas į įmonės komunikaciją

Tradicinė griežta hierarchijos architektūra užleidžia vietą labiau reaguojančiam ir tiesioginiam modeliui, perkeldama gamybą į realaus laiko gamybos verslo modelį. Lauko įrenginiai gali perduoti informaciją tiesiogiai su programomis, įskaitant istorikus, pažangią debesų analizę, priežiūros stebėjimą realiuoju laiku ir kitas funkcijas. Tai supaprastina šių funkcijų taikymą ir pašalina 2 ir 3 lygio programinės įrangos sąnaudas, sudėtingumą, našumo tempimą ir nuolatinę programinės įrangos priežiūrą.

Apie autorių


Bill Lydon suteikia daugiau nei 10 metų rašymo ir redagavimo patirtį Automation.com, taip pat daugiau nei 25 metų patirtį kuriant ir taikant technologijas automatikos ir valdymo pramonėje. Lydonas savo karjerą pradėjo kaip kompiuterinių staklių valdiklių dizaineris; kitose pareigose taikė programuojamus loginius valdiklius (PLC) ir procesų valdymo technologiją. Dirbdamas didelėje įmonėje, Lydonas dvejus metus dirbo penkių žmonių užduočių grupėje, kuri sukūrė naujos kartos pastatų automatizavimo sistemą, apimančią valdiklius, tinklus ir priežiūros bei valdymo programinę įrangą. Jis taip pat sukūrė aušintuvų ir katilinių optimizavimo programinę įrangą. Billas buvo kelių milijonų dolerių vertės valdymo ir automatikos produktų linijos produktų vadovas, vėliau vienas iš pramonės valdymo programinės įrangos įmonės įkūrėjų ir prezidentas.


Ar jums patiko šis puikus straipsnis?

Peržiūrėkite mūsų nemokamus el. informacinius biuletenius ir skaitykite daugiau puikių straipsnių.

Prenumeruoti