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连接工业系统和物联网: IAP(物联网访问协议)实现工业系统和云端技术的互操作性

时间:2019-11-12 作者:Adesto 阅读:
工业控制系统是工厂,办公室和政府机构中的各种设备之间通信的物理实体,而且通常是独立于IT部门运行的。整合这些物理的和数字的资产,包括运营技术(OT)和信息技术(IT),通常被称作工业4.0 —— 通过控制和认知技术的整合实现工业运营的变革。
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工业控制系统是工厂,办公室和政府机构中的各种设备之间通信的物理实体,而且通常是独立于IT部门运行的。整合这些物理的和数字的资产,包括运营技术(OT)和信息技术(IT),通常被称作工业4.0 —— 通过控制和认知技术的整合实现工业运营的变革。虽然IoT已经发展了近十年,但仍然在不断的演进之中。与之相反,许多控制系统已经安装了数十年,在其各自的环境中早已根深蒂固,而且在系统整合方面投入了大量的资金。工业控制系统代表了一个价值数十亿美元的市场。

业主已经在控制系统中投资巨大,即使他们准备好迈出下一步,完全拥抱IoT,但这些资产也必须得到保留。以商用库房为例,其中已经安装了冷冻,空调暖通,照明,产品加工处理和安保系统,拆除已有的基础设施,用全新设备替换是不可取的——这会导致的巨大成本,包括设备成本,集成成本和停产时间。

为已有的设备和管理系统增加互联网络只是实现智能楼宇,智能工业和智慧城市的第一步。预测分析的采用依赖于各种传感器来提供贯穿整个系统的各种运行功能数据。这意味着OT和IT之间的技术冲突,因为这两个方面不能沟通。

工业领域是以可靠性为基础的,通信集中在资源有限的设备之间的数据交换。另一方面,IT领域注重的是借助高带宽网络在客户和服务器之间的数据有效流动。因此,它们的通信模型(例如协议)和数据模型完全不同,甚至在不同的OT系统之间,由于应用和工业组织的要求不同也存在差异。显而易见,现在最大的挑战是如何克服它们之间的障碍,实现从网络,服务和应用方面的互操作性。

要解决现有系统中的新挑战,就必须建立一个无缝隙且安全的方式,让新的技术可以访问已有系统提供的数据和理解数据的内在含义。当然,这也要求通过最具性价比的方式来实现。

解决方法就是采用一种技术在两个领域之间提供足够的数据抽象。如此一来,不论数据是在哪里产生的以及它是如何传输/使用的,都可以提供一个简单的方式访问整个基础架构的数据。数据抽象的需求也同样适用于运行工业过程所需要的关键网络服务,包括设备发现,设备建立,数据监视/记录,事件调度和报警。在此情况下,数据抽象能够帮助消除设备类型,制造商,协议之间的人为障碍。

通过数据抽象,不仅可以轻松管理OT系统,而且可以延展到传统工业工作站或人机界面(HMI)之外的新功能。该系统使用OT系统集成商和云端IT服务提供商都能管理的方式来发现和增加新的传感器和服务。

物联网访问协议(IAP )是由Adesto公司创建的开放协议,该协议正在通过ANSI 和 CTA进行标准化。该协议采用两个领域开发人员都很熟悉的APIs(应用程序接口),在OT和IT环境之间提供一个公共接口。

该协议采用REST架构和MQTT报文协议,支持JSON文件格式,实现轻松访问数据和服务。这些API标准化了在工业系统中广泛使用的数据,设备和资源类型,可运行在云端,边缘端,甚至在设备上。这实现了在云端和边缘端之间高度灵活的架构和高性价比的数据共享。这些API与硬件无关,让IT人员无需担心底层协议,实现访问OT领域的数据。

相反,已有的工业控制子系统可以轻松地利用IAP更加轻松地接入云服务。IAP通过简单地扩展和接入新旧系统,帮助保护在OT控制系统上的已有投资。

IAP已经提交给LonMark International的网络服务工作组进行评估,该组织正在寻求建立一个IOT网络服务的新标准。IAP是一个稳定的解决方案,并且已经作为ADESTO公司最近推出的SmartServer IoT产品的一个组成部分。

IOT成功的关键在于实现已有系统和IOT之间的简单连接。通过导入 IAP,开发人员在所有协议层开发时都不需要理解低一层网络是如何操作的。IAP具有定义互操作新时代的潜力,而且,随着楼宇管理系统成为IOT的成员,新的“边缘”,IAP将给IOT带来更加深远的影响。

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