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第5部分:运动控制+ MQTT,OPC-UA和云服务的其他协议

经过丽莎EITEL.|2020年6月10日

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在这个系列的第4部分,我们详细的高架计算和工业机械的网关。现在考虑利用IIOT连通性的各种协议和通信 - 例如SCADA,MES和ERP架构我们已经在本系列的第1部分和第2部分讨论过了。这些是IT/OT(操作技术)融合中涉及最多的部分——通常涉及企业级任务、网关和其他连接,以便通过标准web浏览器配置系统……以及操作调整和额外的管理操作。

在许多IIOT安装中也就业是结构化查询语言(SQL)允许数据和事件日志同步到MySQL和MS SQL的编程数据库服务器.这里的好处是IT人员访问比依赖控制的替代方案实现得更简单。无论系统采用树莓派之类的基本控制还是复杂的基于pc的物联网数据库接口(这通常需要额外的硬件和软件),都是如此。

同时看到它们如何支持多管IIOT设计方法(涉及软件,硬件和连接)是基础设施,平台和软件分别为服务(分别)或分别为服务(IAAS,PAAS和SaaS)或云服务.其中包括阿里巴巴云、腾讯云、谷歌云、IBM云和甲骨文云。然而,在美国,目前有两家领先的面向机器自动化的公开(非公司或机器网络)云服务提供商:

•亚马逊网络服务公司(Amazon Web Services Inc.)提供AWS云软件和服务
•微软
Azure IoT边缘云计算软件和服务

这些主要支持使用数据库(通过亚马逊简单存储服务等产品或S3.桶和亚马逊DynamoDB管理数据库服务),在线和本地应用,以及按需计算功率。与后者相关的AWS Lambda服务,允许Python,node.js,java和c#编程在服务的服务器上运行。

云服务还提供其他功能。推动工业物联网采用AWS和Azure的部分原因是,越来越多的工程师已经习惯于在这些平台上构建自己的基础设施。毕竟,基于云计算的数据服务可以让工程师从底层硬件和软件的额外设计工作中解脱出来——因为供应商执行的是IT任务。AWS和Azure也允许使用这种软件摘要Dataflows和Communications - 简化一些设计与uGI和其他工具一起处理工程师处理编程Meutia。云服务还促进了使用运行操作系统和应用程序的虚拟机的高级工程......设计工程师维护控制。

更重要的是,云服务可以采用协议适应各种通信服务的发布 - 订阅原则 - 是他们所有的主服务。这省去了耗时的系统安装过程中解决。

所有这些功能可以反过来促进而先进的功能,包括使用的分类和蒸馏数据的机器学习算法...进行预测,并提示机器和生产调整。难怪工业零部件供应商正在扩大他们提供这样的云连接。

“WAGO的控制器基于Linux——这允许应用新的软件技术……包括Docker、各种云平台的安全工业物联网协议,以及AWS Greengrass和Azure IoT Edge等网络边缘代理,”解释说库尔特·布劳恩,WAGO公司的IIOT市场专家

瓦戈云服务cloud.wago.com.为工程师提供了一种简单的方式,从IIT开始。该服务与WAGO的PFC100 / 200控制器和触摸面板600 HMIS合作,具有简单的onboarding过程。一旦建立,甚至非技术人员也可以使用从云门户管理的规则引擎使用趋势自定义仪表板和配置电子邮件通知。测试功能还允许远程访问控制器的基于Web的基于Web的管理,以获取软件更新 - 并远程查看控制器的Web可视化,添加Braun。

制造商的PFC200 G2控制器和触摸面板600 HMI都经过认证AWS Greengrass Core..这扩展了AWS(包括AWS Lambda和Wista图)的使用,让连接的边缘设备(例如传感器和执行器)在本地行动它们生成的数据上 -和用于数据管理,存储和分析云。

这是从一个WAGO Gen 2的PFC200控制器。它运行Linux和经认证可用于AWS物联网格林格拉斯使用 - 使定制lambda函数部署可扩展IIoT应用边缘设备。它有一个快速的处理器,丰富板载存储器,并作为多个工业现场总线之间的网关的能力发球。该控制器还允许通过MQTT协议的数据传送到云服务和SCADA。板载网络服务器实现动态可视化HTML5,让操作和维护人员监控附属设备。内置的防火墙和VPN有助于防御纵深战略的部署。WAGO的IIoT门户是在wago.com/us/open-automation;WAGO GitHub的github.com/WAGO包括示例、文档和源代码。查看WAGO和其他GitHub如何超越其作为IT资源的角色,并成为设计工程师的资源的例子。

有AWS IOT GreenGrass,连接的设备也可以运行Docker容器.这集装箱运输服务从码头工人。有免费和专业版本.回想一下,在工业规划的背景下,a容器是一段可执行的软件保存代码,系统工具,运行时,库和应用程序所需的运行独立设置。在许多机器设计,容器设计,通信和同步数据到其他系统或执行各种预测 - 互联网中断时也是如此。

据布朗,建设集装箱应用的优势包括:

•易于部署到设备上
•软件的可移植性,允许在不同平台上使用
•通过为工程师的应用程序提供沙箱,提高了安全性

“泊坞窗可以安装在WAGO的PFC200和TP600产品。事实上,WAGO定期发布大量预置的集装箱业务扩展到它的产品。例子包括TosiBox锁定集装箱VPN,感应式自动点火Edge和Dianomic的开源雾灯,补充说:”百灵。

其他制造商为自己的安排提供Docker容器。“我们只提供Edge Gateways来设计想要完整的解决方案的工程师,”威萨尔解释道。“但我们可能很快为连接我们的电机的基于Docker的边缘网关提供软件容器。我们认为这是最有效的,因为大多数机器建设者和运营商都不希望每个组件供应商的唯一网关。对于这样的建造,我们考虑消息排队遥测运输(MQTT)用于数据通信的另一传输协议 - - 与REST API和AMQP沿着成为边缘上方的领先通信标准“。

除此之外,MQTT为IIot创建了一个安全且可扩展的多对多架构。图片礼貌Opto 22:从Josh Eastburn阅读了关于MQTT的完整文章这个页面上设计worldonline.com.

事实上,MQTT在许多IOT连接结构中也是必不可少的。对于uninItitiate的:MQTT支持传感器和移动设备之间可扩展通信的协议。从设备的MQTT的任何内置支持也很有用,因为它适用于Amazon AWS IoT服务。此外,MQTT(就像AMQP)是精益和标准化的。考虑如何通过Festo实现MQTT支持cpx-iot-gw网关:此设备可以处理各种云或现场系统上的现场级别的数据。事实上,Festo来源表明供应商即将为其产品提供更多MQTT支持。它们维护边缘的增值服务使得能够在第三方系统中提供已处理的数据 - 也可以在云服务上运行。与这些服务的连接是通过相应的模块。

最后一个常见的选择是OPC统一架构(UA)从OPC基金会。OPC-UA包括发布 - 订阅在其说明书中定义的通信,所以可以作为替代MQTT用于数据传输到云。那些在运动控制最值OPC-UA的标准化通信协议的补充通过作为分散自动化独立于供应商的现场总线时间敏感的网络(TSN)。

“作为智能电机的供应商,我们欣赏OPC-UA如何与TSN呈现任何额外的PLC,”解释说Weishaar.“毕竟,系统主要受到主要基于能够处理命令和执行运动任务的电机的架构,同时实时与其他设备进行通信。后者可以包括处理某些过程逻辑以及与诸如ERP或云等上系统的连接的边缘网关。“

越来越多的网络操作可能会提示移动系统安装方式和重新配置的方式中最戏剧性的变化。“今天的即插即运行技术自动识别并行产品,上游连接和软件居民。使用前一种运动学和功能库进行编码,进一步简化了这些设计,尤其是当它们作为设备中性或网络中立的时,“Rusk说。

Lenze Americas Tout的来源也是如此。他们是票据这样的系统塞&生产- 并强调适应性系统,其能够有效地切换生产小批量尺寸的模式。这里的键是具有最小手动努力的转换。考虑使用该系统的一个插头和生产生产线来制造包装的消费者洗涤剂:各个模块可以包括进入,拾取和放置,包装,码垛机和拓扑模块,该模块标记为奶油清洁剂包装之间的快速转换。包装洗涤洗涤剂。

在此等安装中,不需要重新编程;相反,上传配置值提示并链接正确的模块。这些值主要控制制造过程以及关于任务及其序列的中继信息。必要的信息可能包括传送带传递点的高度;必须交付工件的位置;和它们可以处理的速度。一旦满足所有标准并使用适当的物理接口,生产开始。

Lenze的智能工厂功能也依赖于资产管理外壳(AASs)的使用,该外壳由参考建筑模型Industry 4.0 -定义RAMI 4.0.这是电气和电子制造商协会的标准,称为Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie(Zvei),该领先的德国制造商协会。看看文章什么是rami 4.0和资产管理壳在行业的背景下4.0?经过丹尼尔•柯林斯更多关于这一点。每个AAS电子描述以标准化的方式的组件。允许资产和更高级别的生产系统之间组分和系统的数据交换。

奥斯在插头&农产品系统中采用可以存在单个组件以及模块和整个机器。包含的数据包括与资产相关的(例如,尺寸,使用寿命,和操作值)的物理以及它们的功能 - 无论是驱动器,网络组件,封装模块,或安装的焊接,例如。这些数据的总和形成数字双胞胎,让之前的物理实现给定机器的编程与仿真。

这种开源通信标准让机器的模块和控制自动交换AAS数据,甚至在生产过程中执行自主交互。这就需要统一的数据和信息模型以及标准化的语义,这样数据才能被正确解释。第一个是AASs。对于第二种,Lenze使用了基于PackML配套规范的OPC-UA扩展。⚙️继续前进到本系列的第6部分:IDE和其他连接软件和IOT设计工作

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标记:瓦戈那Lenze.

关于作者

丽莎EITEL.

自2001年以来,Lisa Eitel在行动行业工作。她的重点领域包括电机,驱动器,运动控制,电力传输,线性运动和传感和反馈技术。她有一个B.S.在机械工程中,是Tau Beta PI工程荣誉社会的电感;妇女工程师协会的成员;和第一个机器人博客区域的法官。除了她的MotionControltips.com外,她还领导了设计世界季度运动问题的生产。

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