为何智能机器都需要边缘计算平台?和工业PC、IT服务器有什么区别?

传感器技术 2021-07-10 07:00
机器控制柜中的边缘计算平台。图片来源:美国容错


边缘计算可以帮助设备制造商将监视和控制软件等现有应用程序整合到单一平台上,同时使其他关键应用程序能够在同一平台上运行。这使得开发智能的工业物联网 (IIoT) 机器和设备变得更加容易,并且可以轻松添加支持客户发展工业 4.0 和智能制造需求的未来应用程序。


当前,全球的制造业都在向智能工厂迈进!


打造智能工厂,其中最基础的是需要更智能的机器设备。这些机器配备了具有物联网功能的传感器、智能控制器和 HMI/SCADA 系统,可充分利用数字技术的创新优势。要充分实现这些技术的优势,同时确保它们安全可靠地运行,就需要配备一个边缘计算平台。


智能工厂需要更智能的设备


就像使用 PLC 和 PAC 的机器自动化使前一代设备设计发生革命性改变一样,智能工厂和智能制造正在再次推动工业领域的发展。应用数字化转型概念使企业能够利用控制系统和传感器收集的数据,以最佳的性能运行。这种方法为操作人员提供可用的实时分析、有助于提高整体设备效率 (OEE)的输入以及可以在本地收集和分析的数据。数据还可以发送到云,以便在各种应用中进行更深入的分析。这些应用可以包括经过优化的维护、灵活的供应链以及从事类似生产的多个工厂的产量提高。


机器和 OEM 设备是生产的基本要素。智能工厂和智能制造只能通过 OEM 设计或最终用户指定的智能机器来实现。通过采用数字化转型,机器和设备制造商能够增强设计,并支持围绕设备性能和维护来开发新服务。一个重要的问题是,开发新一代智能设备或者使现有设计和部署能够满足客户需求的最佳方式是什么?答案就是边缘计算。边缘计算是一种可以解决许多关键设计需求的方法。


什么是边缘计算?


边缘计算有多种形式,其广义定义是发生在数据中心之外的任何计算。鉴于定义如此广泛,在 IT 行业和自动化与控制行业中出现许多混乱的定义便不足为奇,我们将这些统称为运营技术 (OT)。


大型分析公司 Gartner 发布了一种简单的拓扑,使每个人都可以了解哪种类型的边缘计算可能对他们有用。此种拓扑图演示了基础设施技术堆栈,该堆栈显示了可以描述为边缘计算的服务器、设备或平台的类型,以及它们在数据源“边缘”的物理端点位置。它指出了在实际数据中心之外可用的计算能力、收集、分析和数据移动的类型。边缘为设备制造商及其客户提供了极为重要的利益。



智能机器为何需要边缘计算平台


根据上述的拓扑结构很容易看出,通过计算边缘的设备边缘适用于机器和设备制造商。实际上,如今所有的机器和设备都涉及带 PLC 的设备边缘,有些还具有网关边缘设备。在某些方面,机器或设备使用的工业 PC 和平板 PC 均属于此网关类别。它们可能是设备边缘 PLC 的第一个“接触点”。


然而,IPC 的计算和分析能力有限,或面临常见的可靠性和可用性问题,这些问题与非专为恶劣环境制造的典型 PC 或服务器相似。因此,需要其他类型的专用边缘计算平台来满足客户的需求。


当涉及机器控制和自动化系统的现代化时,计算边缘应该是设备制造商的重点。边缘计算为机器和设备制造商提供所有必要的特性和功能,以增强其当前的设计,并向提供更智能的设备过渡。


边缘计算平台的应用架构



 边缘计算平台的四大基本功能 


边缘计算平台为设备和机器制造商提供了新的创收服务的可能性,并且有助于降低成本和改善总体拥有成本,“机器即服务”或“设备即服务”将成为可能。边缘计算平台具有以下四大基本功能。


1

支持现有的自动化和控制应用程序

能够以模块化方式运行现有的控制和自动化应用程序,而无需进行大量的重新架构设计。


2

修改和升级现有控制应用程序

在可以为机器和设备的运行与监控增加更大程度的灵活性。


3

添加新的分析和数字化转型应用程序

可以在平台上创建新的虚拟机,便可更轻松添加新应用程序,而又不影响现有应用程序。


4

支持 OT/IT 融合

可以同时满足OT和IT要求,并确保支持多种类型操作应用程序的平台易于部署和维护,并且易于由OT和IT专业人员管理。



不同于IPC和IT服务器,边缘计算平台六大特征


有多种计算平台可供机器和设备制造商使用,比如IPC或者传统IT服务器,但专门的边缘计算平台性能无疑要比这两者都高。IPC 适合工业等级,但不提供任何冗余,这意味着不得不定期手动干预您的机器和客户的操作。而传统 IT 服务器不适合工业等级,需要放置在环境控制的位置,如服务器室或服务器场,这不利于智能制造。边缘计算平台需要具备以下六大特征:

 


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