工业4.0 – 边缘计算是关键
发布时间：2020-3-23 15:24
发布者：eechina
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作者：Arkadiusz Grzegorek，TME Head of Automation-Maintenance Division 到目前为止，云计算一直是数字工业转型增长，特别是工业物联网（IIoT）扩展和各行业领域自动化水平不断提高背后的最强大驱动力之一。但如今很明显，使用云进行数据管理和存储已不再能代表全部情形。和云计算结合使用的边缘计算（即在本地处理数据后将其发送至云）正成为新兴的工业4.0概念中越来越不可缺少的元素。 随着越来越多使用IIoT的智能设备，对于这些设备，越来越需要由“处于边缘”（即靠近用户）的设备处理它们所收集的数据。而边缘计算能够使数据存储和管理靠近所需位置，从而最大程度地减少带宽的使用并增加响应时间，从而可在更广范的应用中使用边缘服务器。 许多人可能熟悉的典型边缘设备，包括用于控制照明、加热和其他部件的传感器。这些应用说明了，使此种传感器尽可能地靠近计算的明显优势，尤其重要的是，减少了必须长距离传输和/或存储在云中的数据量，可极大的节省成本。 实际上，对于希望直接从传感器导出数据至云中的用户而言，存在一些潜在的陷阱。这可能包括网络延迟、不良的系统集成、高数据管理成本以及IT安全方面的漏洞。因此，基于这些原因，人们公认本地是最佳的选择，并且采用边缘计算会对其他成本较高的工业4.0系统产生巨大的正面影响。 降低风险，提高敏捷性 简而言之，边缘计算可降低连接设备和共享数据时的风险，提高组织内部的灵活性和敏捷性，减少处理无关数据量，并确保极低且可预测的延迟水平。最后，在制造环境中，边缘计算可与企业资源计划（ERP）系统集成并实时处理数据，因此公司可通过本地化来显著加快其自动化过程。 此种新方法的关键基石是（因此也是自动化广泛采用的影响因素）能够通过强大、可靠、可定制和易于使用的解决方案在本地处理数据，这些解决方案可用于迄今充满挑战的工业环境中 。这些解决方案包括，如：各种类型的工业控制器和通信系统，它们可使工业4.0网络的安装和应用更加易于被设置和操作。 众所周知，工业4.0需要使用各种工具，这些工具不仅可促进自动化，还可广泛而高效地处理和共享数据。反过来，这也可改善和改进制造工艺，并根据精确的客户规格制造最终产品。 为了使此概念在现实世界中切实可行，则需要特殊的接口和设备。这包括和各种总线类型兼容的通讯卡、工业模块、连接线缆以及高效、轻便平板计算机形式的现代接口。实际上，转换器和工业模块现在已成为向工业4.0迈进的基本要素。 使这成为可能的解决方案之一是，基于Brainboxes边缘工业控制器系列。这些单元能够双向传输，其中的组件和能够解释数据的工程师部门通讯。此种传输需要和各种总线兼容的通讯卡。IX-100卡支持的Brainboxes的PCI Express (PCIe)总线就是范例之一。IX-100和Windows、Linux及其他操作系统兼容，从而可以更轻松地与现有设置集成，IX-100还具有过压保护功能，其尺寸仅为120mm x 76mm x 18mm。最后，即插即用卡在单个PCIe插槽中，提供行业标准的9针RS-232串行COM端口。 坚固并易于连接 在IIoT环境中使用先进的通讯技术，重要的是要使用能够轻松连接到设备的强大转换器和输入/输出模块。例如：Advantech的ADAM-4520-EE隔离式RS-232至RS-422/RS-485转换器 (图1)，具有耐用的ABS外壳， 是尺寸为70mm x 122mm x 30 mm功耗1.2W @ 24V DC的模块。 
图1：Advantech ADAM-4520-EE坚固转换器能够轻松连接设备 在苛刻环境中使用工业计算机时，还需考虑配备高效闪存和可选择操作系统。例如，具有以太网端口和32GB闪存的 HARTING 2095000000300 (图2) 工业计算机具有IP67防护等级，可提供防尘和防潮保护。设备尺寸为132mm x 86mm x 35mm，具有1GB RAM内存容量，并使用以太网Ethernet或12V DC/24V DC供电。模块化的硬件和软件设计，使用户、开发工程师和系统集成商可快速、高效地创建综合工业项目。 
图2：非常适用于恶劣环境的带有以太网端口和32GB闪存的HARTING 2095000000300工业计算机 由于工业4.0要求所有设备都连接至同一网络，因此能够从同一来源为所有设备供电则至关重要。以太网供电技术，使用网络中各设备间传输数据的同一网络线缆，供电。此种配置可大幅降低电气安装成本，如图所示的工业千兆位ANTAIRA LNP-0500G-24 PoE 交换机 (图3)，具有金属外壳、五个接入端口和内置升压器。该产品由美国工业通讯解决方案制造商ANTAIRA Technologies所提供，非常适合恶劣环境中需要大功率PoE电源的应用。其中包括安全监控、交通监控系统、石油/天然气和采矿应用、电力/公用事业的设施管理、水/废水处理厂以及智能工厂中的自动化生产线。 
图3：具有金属外壳和五个访问端口的工业千兆位ANTAIRA LNP-0500G-24 PoE交换机 结论 很明显，在将IIoT引入本地共享数据的自动化环境中时，如果要使成本保持在最低水平且公司需尽可能提高生产力和效率，则仅采用云计算技术已不再足够。云计算和边缘计算的结合现已成为公认的最佳解决方案，市场上有许多强大且易于使用的设备和产品，这可使目标成为现实。不论是哪个行业，不论环境要求如何，边缘计算现已成为迈向工业4.0的重要因素。 |
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