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手把手教你部署工業物聯網

工業物聯網(IIoT)在製造業中並不陌生,並逐漸成為實現智慧工廠、智能製造的關鍵環節。工業物聯網如此重要,如何組織構建有效的工業物聯網似乎成為企業部署工業物聯網的首要考慮。

其實,工業物聯網真正的優勢不是系統升級,而是通過開發恆定的數據採集和評估反饋迴路持續提升效率,並為工業物聯網戰略提供必要的信息。雖不能給出萬能的解決方案,但小編在這裡對常見問題進行闡述,以幫助企業構建有效的工業物聯網框架。

先定一個小目標

首先,有效實施工業物聯網的第一步是確定目標。

部署工業物聯網的最主要的目標可以是期望降低成本和/或提高效率,也可以是想隨時隨地都能對系統和過程進行遠程監測,一旦確定了實施目標,就能從現有設備和數據來源開始對基本構件進行分析。

在確定了目標之後,對組織內現有設備和裝置進行清點至關重要。多數情況下,將老舊設備全部推倒重來既不現實,而且代價高昂。實踐中更傾向於集成通信設備和協議轉換軟體,將所有系統連接起來,從而有效利用現有設備。

聰明地連接設備

在確立了目標后,如何將設備連接起來是一大難題。

為了實現連接,企業必須將不同廠家的機器和感測器連接起來。老舊設備若無通信能力,就要將感測器集成到設備或進行加工處理,戰略性地重新布設一個感測器網路,以滿足數據採集要求。若所部署的設備具有通信功能,通過無線、乙太網、串列或光纜對設備進行物理連接是更直接的方式。如果設備的專用協議不統一,要利用協議轉換器實現IP協議的通信。

送數據「上天」

一旦設備完成連接,實現了設備之間的本地通信,接下來就要考慮如何將數據推送到「雲端」。

一般來說,自動化和典型的2層聯網設備並沒有將數據發送到區域網之外的功能。PLC、RTU和HMI通常都是通過乙太網實現本地通信連接,但無法與雲端的資料庫進行遠程通信。要想把數據推送到「雲端」,就要部署網關,以實現數據聚合併與遠程站點進行協調。這種基於工業物聯網聚合網關的架構可減少整個系統與雲端通信所需的配置工作,從而能最大限度縮短施工期。此階段有一個常見問題,在沒有可用互聯網連接或由IT部門維護的乙太網無法使用的條件下,如何將數據發送到雲端。解決方案是安裝一台單獨的互聯網連接設備,如蜂窩路由器,蜂窩路由器能與控制網路平行部署,並能直接為雲端門戶供應商提供高度安全的通信通道。

工業物聯網和雲計算真正的威力來源於數據集中化並集成應用來抽取和處理信息。現在已有很多工業物聯網平台提供了具有從數據儲存和事件處理到設備供應和報告等各種能力的資料庫。儘管它們通常都會針對特定應用進行配置,但其中不乏專為更簡單快速實施而建造。除了與特定應用相關的功能之外,還有許多平台部件需要考慮。比如,如何處理從數據加密到設備驗證,以及第三方應用連接到用戶訪問等安全問題。此外,要將設備級數據發送到伺服器,最常用的協議有MQTTHTTPAMQP,其中MQTT可使用發布/訂閱架構處理大延遲網路,所以更具優勢。

安全第一,成本第二

隱私和安全性通常被認為是工業物聯網投資的重要障礙。

在採集和傳輸敏感數據時,必須對其進行保護。因此需要採取特殊的安全措施,以確保系統能夠安全地採集、監測、處理和儲存數據。但安全性是一把雙刃劍,如何在實施包括時間、資源相關的成本與數據保護之間實現平衡非常具有挑戰。在確保安全性方面,有許多問題需要探討,如有多少個位置連接到雲端?實施時需要單向還是雙向通信?在站點和雲端之間傳輸數據時使用何種協議?該解決方案是否支持端對端加密?但無論如何,對於所有工業物聯網應用來說,安全性都是一個關鍵的考慮因素,因為其關乎從實際感測器到平台本身的所有層的安全。

最後,在對工業物聯網方案進行評估時,需要考慮與每個部件相關的追加成本。最常見的工業物聯網方案通常都由資本支出和追加成本組成。平台成本通常都是根據數據接收/發送模型、數據儲存和附加功能(比如控制或通知功能等)的額外成本計費的。如果為所連接設備部署了衛星或蜂窩設備,則新增服務也要考慮在內。與工業物聯網平台類似,數據回傳方案也需要資本支出,以用於硬體和後續數據規劃的運營成本。

企業需要易於部署的工業物聯網方案和工具,以無縫實現自動化的數據採集,並從系統和過程中挖掘關鍵信息,最大限度提高效率。通過更有效的信息採集,企業可以對數據進行最佳分析,更加深入了解運行過程。更高的可視性能更好地顯現改進機會,有助於提高生產力。

內容提供來自紅獅控制工業物聯網 (IIoT) 產品總監Colin Geis



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