IIoT a M2M komunikácia a ich úloha v systémoch priemyselnej automatizácie a riadenia

Aby sme mohli účinne využívať rôzne systémy, ktoré dokážu optimalizovať prevádzkovú priepustnosť a produktivitu stroja, musíme počítať s ešte rozsiahlejším nasadzovaním inteligentnejších senzorov, robotov, akčných členov a ovládačov. Priemyselný internet vecí (IIoT) a komunikačné riešenia M2M majú spoločné dve vlastnosti – možnosť vzdialeného prístupu k zariadeniam a zabezpečenie komunikácie medzi zariadeniami bez akejkoľvek ľudskej kontroly. Cieľ je v podstate rovnaký (dosiahnutie prepojiteľnosti), ale prostriedky na jeho dosiahnutie sú rôzne.

Čo je to komunikácia M2M?

Rozvoj M2M bol rozhodujúci pre realizáciu IIoT. M2M je v podstate komunikácia bod – bod s pevnými linkami, implementujúca rôzne protokoly medzi zariadeniami špecifickej aplikácie. Zariadenia M2M si údaje vyžiadajú alebo ich automaticky prenášajú. Môžu to byť napr. rôzne druhy snímačov teploty či detektorov pohybu. Primerane zložitý monitorovaný stroj môže využívať modul M2M ako modem umožňujúci prenos údajov. Stroj s jednoduchším vybavením (elektronickým obvodom a spínačom) však nemusí vykazovať adekvátne inteligentné správanie. V tomto prípade možno na jeho riadenie využiť práve modul M2M.

Brána M2M umožňuje prepojenie zariadení M2M a preposiela údaje zozbierané z komunikačnej siete. Komunikačná sieť slúži ako infraštruktúra na realizáciu komunikácie medzi bránou M2M a koncovou aplikáciou M2M alebo serverom. Na to možno použiť mobilnú sieť, telefónne linky a komunikačné satelity (obr. 2). Komunikačné systémy M2M sú riadené prostredníctvom PLC, ktoré sú dôležitou súčasťou systému SCADA, nadradeného riadiaceho systému vytvoreného na riadenie rozsiahlych automatizovaných priemyselných prevádzok. Štandardné systémy M2M sú proprietárne a oddelené od internetu bez poskytovania širších služieb, aplikácií a analýz. Systémy M2M sa v angličtine nazývajú siloed, t. j. izolovaná technológia použiteľná na jednu konkrétnu vec, ktorá odvádza vynikajúcu prácu pri riadení špecifických procesov. Tieto systémy však nedokážu zdieľať údaje s podnikovými systémami ERP, PLM alebo SCM.

Spoločnosť Farnell sa spojila s rôznymi dodávateľmi, ako sú Schneider Electric, Siemens, Mitsubishi, Honeywell, ABB, MulticomPro a ďalšími, ktorí vyrábajú také široké portfólio produktov, ako sú PLC, HMI, brány IIoT a M2M atď., aby splnili niekoľko výziev v rámci IIoT a M2M komunikácie v oblasti priemyselnej automatizácie a riadiacich systémov.

Viac informácií k tejto iniciatíve.

Čo je priemyselný internet vecí?

Priemyselný internet vecí (IIoT) je nová paradigma na vývoj hodnotných aplikácií a obchodných schopností využívajúcich priemyselný ethernet, ktorá dokáže prepojiť všetky systémy na úrovni prevádzky. Sieť IIoT spája rôzne zariadenia, ako sú priemyselné roboty, tvárniace a obrábacie stroje a pripojené snímače, ktoré umožňujú komunikáciu medzi strojmi. Takéto zariadenia využívajú rôzne ovládače a snímače na odosielanie údajov cez internet. Výsledkom IIoT sú informácie použiteľné v reálnom čase, ktoré pomáhajú operátorom efektívnejšie prevádzkovať ich fabriky. Tieto systémy umožňujú vyššiu úroveň integrácie obchodných činností, čo vedie k vyšším ziskom a zníženiu nákladov.

Vďaka komunikácii IIoT a M2M sú prepojené rôzne výrobné procesy využívajúce inteligentné zariadenia. Táto konštelácia generuje a zhromažďuje zaujímavé priemyselné údaje. Priemyselné internetové konzorcium (IIC) a Priemysel 4.0 sa už dlhší čas venujú tejto téme, pričom sa zameriavajú na prepojenie rôznych výrobných procesov s pokročilými internetovými analytickými a výpočtovými možnosťami.

Dobrým príkladom konkrétneho riešenia v tejto oblasti je Avnet SmartEdge Industrial IoT Gateway, ktorá spája snímače a niekoľko ďalších zariadení s cloudom. Vďaka tejto bráne dokáže používateľ sledovať stav a ovládať pripojené zariadenia z plne prispôsobiteľného webového portálu z akéhokoľvek miesta s pripojením na internet. Brána je založená na populárnom Raspberry Pi Broadcom BCM2837 SoC, 64-bitovom štvorjadrovom ARM procesore Cortex-A53, ktorý poskytuje vysoký výpočtový výkon.

Nad takouto bránou sú zariadenia na zachytávanie a analýzu nepretržitého historického záznamu procesu a nástroje na plánovanie a časové rozvrhovanie výrobných činností, ktoré sa odovzdávajú nižším vrstvám na realizáciu. Medzi IIoT aplikácie bežiace na cloudovom úložisku patria aplikácie určené pre priemyselné podniky, ako je plánovanie/rozvrhovanie, optimalizácia a inžiniering.

Komunikácia M2M v/s IIoT – hlavné rozdiely

IIoT a M2M majú spoločné korene, pretože obidve technológie sa týkajú rovnakej veci: ide o zariadenia, ktoré sa na dosiahnutie stanovených cieľov prepájajú s priemyselnými riadiacimi systémami. IIoT však poskytuje kľúčové funkcie tam, kde tradičné systémy M2M zlyhávajú. Systém M2M je navrhnutý tak, aby ovládal konkrétny proces, vo všeobecnosti priemyselný stroj alebo skupinu vzájomne prepojených strojov. To sa dosahuje prostredníctvom mobilného alebo káblového pripojenia pomocou zabudovaných hardvérových modulov a komunikácie bod – bod so spustenou špeciálnou aplikáciou. Systémy IIoT využívajú internet na odosielanie údajov zo zariadení do cloudu, kde sa používa viacero služieb a aplikácií.

Tab. 1 Súhrn rozdielov medzi komunikáciou M2M a IIoT

Systémy IIoT umožňujú zdieľanie údajov v rámci podniku s cieľom získať obchodné informácie na zabezpečenie lepšieho operatívneho riadenia. Prechod od nasadzovania uzavretých M2M zariadení k multifunkčným otvoreným technológiám IIoT umožňuje integráciu údajov zo snímačov a zariadení s inými podnikovými aplikáciami, ako sú rozsiahle údaje a analytika. Systémy M2M riešia problémy prostredníctvom zlepšovania služieb na úrovni stroja alebo zariadenia, zatiaľ čo systémy IIoT využívajú výhody veľkých dát a analytiky na vylepšenie v rámci celého podniku.

Systémy M2M znižujú náklady spojené so službami pomocou vzdialených funkcií, ako je vzdialená diagnostika, aktualizácie a vzdialené riešenie problémov, aby sa minimalizovalo vysielanie servisných technikov do vzdialených oblastí. Systémy IIoT sú naopak zamerané na prevádzkové vylepšenia a prostredníctvom cloudu poskytujú informačné produkty ako službu. Inými slovami, IIoT znamená prechod od hardvéru (ako je konektivita a zariadenia) k softvéru (ako sú služby, použiteľné znalosti a údaje) s cieľom zlepšiť prevádzku.

M2M vs IIoT: rozhodnite sa sami

Vaše rozhodnutie závisí od toho, čo chcete od komunikačnej technológie svojho zariadenia. Pokiaľ ide o vytváranie sietí, neexistuje žiadna konkrétna veľkosť. Vyberte možnosť, ktorá je pre vašu aplikáciu najvhodnejšia.

Technológia M2M je dobrou voľbou, ak:

• je medzi strojmi potrebná komunikácia bod – bod,
• je rýchla škálovateľnosť pre vašu sieť druhoradá,
• je sieť prepájajúca zariadenia z bezpečnostných dôvodov izolovaná,
• má aplikácia ohraničený súbor konkrétnych komunikačných potrieb so strojom, ktoré vyžadujú rýchle a spoľahlivé vykonanie,
• aplikácia musí fungovať nezávisle od toho, či je alebo nie je dostupné internetové pripojenie.

Naopak, IIoT môže byť lepšou voľbou, ak:

• aplikácia potrebuje synchronizáciu viacerých zariadení v reálnom čase cez sieťový cloud,
• aplikácia potrebuje jednoduchú a bezproblémovú škálovateľnosť pre väčšiu skupinu používateľov a zariadení,
• aplikácia musí byť schopná zabezpečiť kompatibilitu svojich zariadení a údajov s rôznymi štandardmi,
• zariadenia majú prístup k rýchlemu a spoľahlivému internetovému pripojeniu,
• sieťové zariadenia potrebujú komunikovať s ďalšími zariadeniami súčasne.

Záver

M2M a IIoT sú vo všeobecnosti podobné. M2M sa týka strojov, zariadení a inteligentných telefónov, zatiaľ čo IIoT sa týka kybernetických fyzických systémov, ako sú snímače. M2M sa sústreďuje na úroveň údržby, napríklad upozorňovanie výrobcov na možnú poruchu stroja, zatiaľ čo IIoT sa používa na integráciu rozsiahlych systémov. M2M je zameraný na hardvér, zatiaľ čo IIoT je založený na softvéri.

Hľadáte viac takýchto článkov?

Navštívte centrum technických zdrojov Farnell, kde nájdete ďalšie prehľadové a technické články, videá, školiace moduly, návody a pod., ktoré vám pomôžu pri rozvoji vašich návrhov, podnikania a kariéry.

www.farnell.com