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開放的標準驅動工業物聯網的發展——OPC UA+TSN、MQTT、 PackML

供稿:中國工控網 2019/4/29 10:32:19

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  • 關鍵詞: 工業物聯網
  • 摘要:在連接更緊密的世界中,機器制造商和最終用戶發現,“智能”機器的數字部分越來越復雜,處理這些數據變得越來越具有挑戰性。行業趨勢集中在模塊化連接的機器、工業物聯網(IIoT)、即插即用、數字雙胞胎、數字工廠等主題上。運動控制應用的開發以及行業本身,正在迅速變化。

  未來,制造業快速發展,為了取得成功并滿足制造商日益增長的期望,原始設備制造商(OEM)面臨著標準化通信和互操作性所帶來的挑戰。最終用戶正在從不同的機器制造商購買機器,并處理不同的控制平臺和現場總線,以及相關的工業網絡問題。由于機器需要相互連接才能建造生產線,因此它們也應該連接到云端。

  當公司從OEM廠商A處購買一臺機器,從OEM廠商B購買另一臺機器時,人們期望機器應該易于通信,而不需要實施大量工程才能實現通信。對最終用戶和機器制造商來說,智能工業網絡可以實現高效、快速的實施,并能促進基于數據的運營優化。

  在推動IIoT發展方面,以下標準正在發揮巨大的影響力。開放應用程序編程接口(OPI)的最新進展值得關注,包括以下可以提高互操作性的標準和協議。

  OPC UA和TSN

  任何實施基于云解決方案的機器制造商或OEM廠商,都將在開放平臺通信(OPC)基金會及其統一架構(UA)規范中快速運行。OPC UA于2008年發布,是可擴展的開放式平臺技術,隨著制造業開始探索更多面向服務的架構,該技術可實現更好的安全性和數據建模。

  隨著機器層面數據生成量的增加,網絡架構不得不隨之增長和變化。標準以太網和工業以太網的容量和性能可能跟不上發展的需要。OPC UA TSN于2018年發布,為基于開放標準的工業自動化提供了與供應商無關的通信基礎設施。

  OPC UA映射到IEC TSN,可實現不同機器、控制器、云和其它信息技術解決方案之間的“實時”(或接近實時)的通信。這些規范所創建的整體通信基礎設施,可能是最接近于任何人所看到的——這種演變將影響未來運動控制機器的設計和開發。

  MQTT 

  OPC UA TSN是一種可以指導整個系統的廣泛協議,而消息隊列遙測傳輸(MQTT)則是一種更輕量級的協議,允許兩個應用程序相互通信。MQTT通常在一個產品中實施。例如, MQTT允許傳感器或驅動器從產品中提取信息并將其發送到云端。MQTT 被認為是一種基本的工業物聯網(IIoT)消息傳遞協議,并于2016年獲得批準并被全球接受為 ISO/IEC 標準(20922)。因此, MQTT經常被用于較大系統標準的一部分。

  OMAC PackML 

  機器自動化和控制組織(OMAC)是由最終用戶、原始設備制造商、機器制造商、系統集成商和技術提供商組成的團體。最初,OMAC的一些目標是縮短交付時間、最大限度地利用可用資源、提高整個行業的盈利能力,同時允許每個組織保持競爭優勢。

  OMAC的核心措施包括 PackML(又名ISA-TR88),這是一個專注于工業自動化的技術標準。PackML最初于2002年在美國發布,通過使機器模式、狀態和標記命名規范保持一致,來簡化不同機器的集成,并標準化硬件到軟件的通信。

  利用最新版本的ISA-TR88.00.02, OMAC正在通過開發 OPC UA 的配套規范,幫助推進支持IIoT所需的標準化通信協議。

  單一供應商生態系統的終結?

  這是否會結束客戶在一個供應商生態系統內購買全部產品的習慣?

  雖然大公司可以建立自己的協議,但這并不能很好地服務于最終客戶。當機器制造商或OEM廠商需要系統外的東西時,就會出現因為標準不開放而導致的問題。很少有公司能提供一切。

  在IIoT時代,當涉及到運動控制系統和服務時,領先的機器制造商、OEM廠商和制造商,尋求能夠執行和高效提供全面數據的硬件和軟件,從而為遠程和預測性維護、停機時間和狀態監控、性能可視化和數字資產管理提供動力。

  通過開放的行業標準和協議,可實現完整的云連接和完整的通信網絡,從而解鎖下一代技術并維護專有組件的完整性。

  在不久的將來,預計OEM廠商將需要花費機器開發時間的50%到60%來專注于軟件需求。這將是一個很大的變化,特別是對較小的、傳統的機器制造商來說。使用標準化軟件和統一的開放協議,可以幫助他們應對挑戰,并加快機器上市的速度。

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