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工業有線感測網路連接轉變物聯網裝置
[作者 Lorenzo Amicucci]   2022年03月02日 星期三 瀏覽人次: [2985]

生產設施配備了有線感測器網路,可靠、經濟且安全,透過連接功能將任何產品轉換為IIoT感測器/機器,不僅可以協助工業客戶進行流程最佳化,還有助於進行設備診斷和預測性維護。


工業物聯網(IIoT)是工業4.0的基礎,製造商將感測器資料發送到雲端並利用機器學習演算法,能夠立即檢測過程中所發生的問題,而不是等到進入後期階段,避免需要重新生產或現場發生故障所造成的昂貴金錢損失。


「工業 4.0」正在利用計算和自動化技術來改造工廠。科技巨頭IBM表示,數位技術正在推動生產流程改良自行最佳化,並且推動工業領域達到前所未見的高效率和高回應水準。


因此,工廠管理者急於實施工業4.0準則也不足為奇。但許多人面臨的問題是,他們的生產設施配備了有線感測器網路,雖然可靠、經濟且安全,但是難以輕鬆連接到IIoT。


從有線連接到無線連接

位於美國賓州州立大學的TZero公司提供IIoT閘道產品MachineMailbox,此蜂巢式物聯網解決方案是基於Nordic nRF9160低功耗系統級封裝(SiP)產品,可為有線感測器網路帶來雲端連接功能。這個閘道通過有線全雙工RS485資料傳輸埠連接到外部的感測器。RS485在工業系統方面的安裝使用廣泛,因為它平衡性好,本身具有一定的抗干擾能力,並且在長電纜距離上具有高穩健性。


MachineMailbox為關鍵性系統帶來了連接功能,在這些系統中,龐大的舊有安裝設備基礎是重大的資本投資。此外,它還為例如製造設備、機器人或化工廠監控等網路接取有困難的地點實現了連線性。這款專有閘道解決方案通過LTE-M或NB-IoT蜂巢式網路,將IIoT系統連接到雲端。


TZero選擇使用蜂巢式物聯網而非Wi-Fi等其他無線協定,原因在於工業服務必須提供十分可靠的無線連接;此外,該公司還表示使用蜂巢網路連接,能夠提供開箱即用的連接解決方案,既安全又易於部署。


MachineMailbox採用的nRF9160 SiP,除了提供LTE-M/NB-IoT連接性能之外, 其64MHz Arm Cortex-M33處理器具有1MB快閃記憶體和256kB RAM,可以分析和處理原始感測器資料,確定有哪些資料需要轉發到雲端。這有助於保持低功耗、增強安全性並降低資料成本。


可準確瞭解情況

採用TZero的IIoT閘道解決方案的用戶結合蜂巢式連接和雲端計算,可以快速準確地瞭解工業過程中發生的情況。例如在啤酒廠環境中,時間和控制極為重要,但傳統上測量都是以手動進行。


現今啤酒廠可以部署MachineMailbox來進行自動化的發酵監測。利用TZero的閘道聚合和處理來自有線感測器網路的資料,並發送到雲端。釀酒商使用來自雲端伺服器的回饋資訊,能夠協助改善流程以獲得最佳化成品。


MachineMailbox可以用作從感測器接收資料的「接收器(sink)」添加到工業網路中,還可以查詢任何連接的週邊設備。例如一旦連接完成,閘道就可以配置為Modbus設備,從而提供外部控制器可讀取或寫入的大量保持暫存器。然後,可以將暫存器的內容同步傳輸到雲端伺服器。


一旦進入雲端之後,使用者的應用程式就可以對暫存器進行存取,實施遠端可視性功能。透過這樣的系統,幾乎是任何可程式化邏輯控制器(PLC)或工業控制器,都可以使用常見的協定或資料模型來實現雲端連接。


TZero公司表示,MachineMailbox毋須任何設定,便可將任何產品轉換為IIoT感測器/機器的連接解決方案,這項功能不僅可以協助工業客戶進行流程最佳化,還有助於進行設備診斷和預測性維護。


已裝設舊式有線連接工廠系統的製造企業不必等待昂貴的工廠升級,即可享用工業4.0的好處。在MachineMailbox等產品的協助下,他們可以將工廠車間連接到雲端並充分利用機器學習的功能,以相對低廉的成本快速改造裝配生產操作。


(本文作者Lorenzo Amicucci任職於Nordic Semiconductor公司)


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