“开启智能新时代”——机器连接与边缘计算

server/2024/12/22 15:52:33/

一 概述

边缘计算是一种位于物理数据源附近的分散边缘节点系统。这些节点既连接到设备,也连接到中央平台。与现场级别的设备不同,边缘节点可被集中管理,且数据可在边缘节点内或中央平台中进行处理。

| 对边缘级别的分析可从多个角度展开:

• 应用程序角度:聚焦于软件应用及其功能。

• 基础设施角度:关注部署的IT基础设施,如硬件和操作系统。

• 运营角度:侧重于管理边缘级别的工具,如监控工具或多站点软件部署工具。

| 工业物联网(IIoT)应用中的边缘计算:

有些应用需要非常短的延迟,而通过与集中式的云平台通信很难维持这种低延迟。而且在某些情况下,数据量会非常大,因此在边缘级别进行大量预处理非常必要。此外,出于合规性要求,有些项目方案需确保数据不离开公司网络。

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(图1 IIoT的三个层级分别是生产资产、边缘和中央/云平台)

二 解决方案架构趋势

想要建立和运行IIoT解决方案的用户需考虑多个因素,其中之一就是构建合适的系统架构。目前,IIoT架构的整合趋势愈发明显,主要体现在以下边缘特征:

• 在部署云平台时,用户希望尽量减少边缘层对云技术的依赖,同时避免供应商锁定。

• 用户将边缘层分为两层:底层为工厂车间层,顶层为中央平台/云连接层,且均可实现集中管理。

• 用户在边缘层部署MQTT代理作为数据流的核心枢纽。数据通过MQTT流向中央平台,而本地运行的应用程序也可通过MQTT代理访问数据。

那么,这些架构趋势和边缘如何与机器连接性相关?有效、可靠地访问机器或设备数据至关重要。在功能上,机器连接需求类似于传统车间应用,例如,在集成工厂的现有或旧改项目的设备数据方案中(主要是控制器),所采集的数据通常来自多个数据源,并需要整合到OPC UA或MQTT等标准协议进行传输。

| 运营模式差异:在研究合适的运营模式时,可发现传统车间应用和IIoT解决方案之间存在明显差异。

• 传统车间应用:在本地部署和运营的传统应用中,机器连接往往包含HMI或SCADA系统,例如制造执行系统(MES)或数据库链接等解决方案。管理机器连接的用户通常不是IT专业人士,因此需要简单的IT接口。

• IIoT解决方案:相比之下,物联网解决方案需要在多个生产站点部署应用或物联网/云平台。这些平台可能运行多个应用程序,而且这些应用程序将在整个解决方案生命周期内不断更新,其中一个关键驱动因素是软件和IT的短期创新周期。因此,物联网解决方案通常需要专门的团队来运营,这些运营工程师负责多个现场站点,且拥有IT专业知识。

机器连接与其他解决方案一样需满足灵活性、运行效率和扩展性的要求。越来越多的用户不再将机器连接视为IIoT解决方案环境中的生产资产,而是将其视为有效、快捷且可扩展的边缘组件。

三 机器连接

将机器连接部署为边缘级别的一部分需满足以下关键要求:

• 机器连接配备软件模块,这些模块可部署在标准硬件上,由终客户按边缘级别软件的方式进行管理,如Docker容器的部署方案。

• 机器连接可通过标准IT工具进行管理。

• 机器连接为流行的IT监控工具(如Prometheus和Grafana)提供相关数据。

• 机器连接为使用标准协议(无论是远程、自动化还是两者兼有)的配置提供稳定的接口。

四 Softing机器连接产品

| Softing edgeConnector Siemens

edgeConnector Siemens作为Docker容器应用,它提供了灵活的部署选择,只需在内置的Web界面进行简单配置,就可连接到Siemens SIMATIC S7-300/400和S7-1200/1500控制器,并通过OPC UA服务器接口收集和转发数据到客户端应用。edgeConnector Siemens是Softing dataFEED产品系列向虚拟化和Docker容器技术的一大战略扩展。该产品利用了Softing在旧改项目与OPC UA技术方面的深厚经验,适用于新的工业4.0解决方案架构。

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(图2 edgeConnector Siemens产品方案)

| Softing dataFEED OPC Suite

dataFEED OPC Suite是一种用于OPC UA和OPC Classic通信以及物联网云连接的软件解决方案。通过集成的OPC UA服务器(包括存储与转发),它能够可靠地访问所有知名制造商的PLC,如Siemens SIMATIC S7、Rockwell ControlLogix......

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| 往期回顾

▶ 工业物联网的数据集成

▶ uaGate SI——实现OT与IT的安全连接


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