Comunicația standardizată IoT simplifică implementarea conceptelor Industry 4.0

TwinCAT suportæ formate critice de schimb de date IoT Cum tehnologia informației și tehnologia de automatizare continuă să se îmbine, serviciile de comunicație bazate pe Cloud sunt din ce în ce mai des folosite în proiecte de controlcomandă industriale. Ca urmare și tehnologia comenzilor bazate pe PC crește în importanță. Platforma software-ului de automatizare TwinCAT, de la Beckhoff, suportă standarde de comunicație în acest scop, precum OPC UA, MQTT și AMQP, simplificând implementarea automatizărilor de producție care pot funcționa în cloud. În ziua de azi, pot fi create soluții de automatizări de pionierat care depășesc scopul sistemelor de comandă-control convenționale prin implementarea de volume mari de
date, data mining, precum și monitorizare de condiții și putere. Strategiile Industry 4.0 și Internet of Things (IoT), ridică noi provocări în ceea ce privește comunicația dintre echipamente și servicii. În termenii unei piramide clasice de comunicație, este implicat un schimb de date la scară mare între senzori și nivele mai înalte. De asemenea, comunicația la nivel orizontal între echipamente continuă să joace un rol important în toate fabricile de producție moderne.

Controlul bazat pe PC integreaza servicii în cloud si module message brokers
Controlul bazat pe PC oferă tehnologii cheie pentru scenarii de comunicație avansată și a devenit o parte integrantă a multor proiecte de automatizări din prezent. Cloud-ul își asumă din ce în ce mai mult rolul de facilitator de proiecte IoT. Furnizorii de servicii cloud le oferă clienților infrastructură și servicii într-o manieră abstractă la nivel global, astfel minimalizând complexitatea configurării sistemelor.
Astfel de servicii cloud pot oferi funcții de stocare de bază precum baze de date SQL sau noSQL, pe lângă algoritmuri complexe de machine-learning care sunt găzduite și executate pe infrastructura furnizorului cloud.

În timpul comunicării cu serviciile într-un cloud public, un message broker este adesea folosit pentru data ingestion (importarea, transferul și procesarea datelor). Din perspectiva protocolului de transfer date, message broker-ul reprezintă un punct final securizat și standardizat pentru distribuirea mesajelor către cloud și facilitează accesul și folosirea altor servicii cloud (fig. 1). Exemple cunoscute de astfel de broker-services în cloud-uri publice includ Azure™ IoT Hub, Amazon Web Services IoT, IBM Watson IoT și Google IoT.

Protocolul de comunicatie IoT: MQTT

Protocolul de transfer date ce stă la bază este numitorul comun al acestor platforme. Un protocol pentru transfer s-a stabilit încă de ceva timp sub forma și denumirea de protocol Message Queuing Telemetry Transport (MQTT), care a fost adoptat de toate sistemele majore de public cloud. Simplitatea și rentabilitatea fac acest protocol atractiv chiar și pentru aplicații unde sisteme implementate mici trebuie să facă schimb de date prin intermediul unor linii de comunicație instabile – fie prin cloud sau între ele. Spre deosebire de aplicațiile convenționale client/server, cunoscute de mulți ani în domeniul automatizării, MQTT este bazat pe principiul publisher/subscriber. Drept urmare, integrarea în infrastructuri IT exis –
tente este sim plificată datorită conexiunilor externe de date. În plus, mecanisme de securitate deja stabilite, precum TLS, pot fi folosite pentru asigurarea canalului de transfer și
pentru implementarea mecanismelor de autentificare a dispozitivelor.
Chiar dacă canalul de transfer prin MQTT a fost standardizat, MQTT tot nu divulgă nimic referitor la conținutul unui mesaj. Acest aspect se datorează faptului că respectivul conținut
este declarat ca fiind “pur binar” conform specificației, ceea ce face mereu ca serializarea și de-serializarea mesajelor să fie specifică unei aplicații sau unui frunizor.
Folosirea a JavaScript Object Notation (JSON) pentru criptarea conținutului mesajelor a fost practica comună de câțiva ani în ceea ce privește sistemele cloud, dar conținutul mesajelor JSON poate, de asemenea, să fie specific pentru aplicații și să difere de la producător la producător, chiar și de la un furnizor cloud la un alt furnizor cloud.
Din perspectiva unei aplicații, acest lucru face procesarea ulterioară de date extrem de dificilă. Din fericire, Fundația OPC a vizat avantajele comunicației cloud-based care este bazată pe principiile publisher/subscriber în protocolul lor de comunicații Unified Architecture (UA). Un grup de lucru corespondent din cadrul Fundației OPC extinde specificația OPC UA bazată pe mecanisme publisher/subscriber. MQTT a fost ales ca protocol de transfer date din moment ce canalul de transfer din OPC UA poate fi schimbabil iar astfel nevoia de a crea un canal
pentru mecanismele publisher/subscriber poate fi evitată. În acest fel, un nivel ridicat de compatibilitate este obținut cu sistemele existente, fiind în continuare sprjinit de folosirea tot mai frecventă a MQTT în sistemele cloud.

Integrare usoara a protocoalelor standard IoT în TwinCAT
Cu noi produse și concepte IoT, software-ul TwinCAT 3 oferă baza tehnologică ideală pentru conceptele Indutry 4.0 și comunicație IoT. Mai mult, noi componente I/O de la Beckhoff, precum EK9160 IoT Bus Coupler, permit o integrare și configurare ușoară în aplicații cloud publice sau private. În acest scop, platforma de automatizare TwinCAT este îmbogățită cu TwinCAT OPC UA și produse adiționale TwinCAT IoT prin includerea de căi de comunicație standardizate și securizate pentru cloud (și nu numai). Platforma oferă atât MQTT publisher/subscriber, cât și funcții OPC UA precum comunicație clasică client/server, acces în istoric, alarme și condiții, de asemenea, diferite mecanisme pentru comunicație și acces la conținuturi de control logic.
Comunicarea se poate desfășura în acest fel prin folosirea de sisteme cloud cunoscute, cum sunt Microsoft Azure™, Amazon Web Services, IBM Watson, Google IoT,  cât și în contexte cloud private în cadrul rețelelor corporate sau de echipamente. Sistemele Beckhoff pot fi conectate la cloud folosind OPC UA și prin intermediul unor sisteme terțe. Prin cooperarea continuă Beckhoff în grupurile de lucru corespondente ale Fundației OPC, primele prototipuri OPC UA publisher/subscriber au fost implementate cu succes înainte ca extensiile de
specificație să fie finalizate.

Picture credits Beckhoff Automation
TwinCAT IoT și TwinCAT OPC UA suportă implementarea de comunicație standardizată până la cloud Beckhoff Automation produce echipamente și software de înaltă calitate, utilizând tehnologii de ultimă generație și tehnici de dezvoltare ultramoderne în realizarea tuturor produselor lor. Pentru a lua cea mai bună decizie în ceea ce privește proiectele dumnea voastră și pentru a vă familiariza cu posibilitățile de automatizare specifice domeniului dumneavoastră, vă rugăm să ne contactați pe adresa: [email protected]
Pentru mai multe detalii referitoare la partenerii, noștri și produsele lor puteți accesa: http://www.kreatron.ro

 

Share