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邊緣計算—IIoT在塑料工業(yè)的實現(xiàn)

【概要描述】

作者：貝加萊B&R?　　邊緣計算這個詞的興起是與云計算有一定的對應(yīng)關(guān)系，邊緣計算是實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一種方法，關(guān)于邊緣計算。

作者：貝加萊B&R

　　邊緣計算這個詞的興起是與云計算有一定的對應(yīng)關(guān)系，邊緣計算是實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一種方法，關(guān)于邊緣計算，如果我們站在塑料工業(yè)的角度去分析，就會牽扯到兩個方面的話題：

　　1）邊緣：Edge是相對于Cloud而言，在數(shù)據(jù)的時間周期上相對較短，其部署仍然采用開放的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)但卻更為貼近制造側(cè)，這使得實時性得以保障，另外，制造業(yè)考慮到工藝Know-How的問題更愿意部署在自己所控制的范圍內(nèi)，例如：部署于企業(yè)自身的數(shù)據(jù)服務(wù)器而非云端。

　　2）計算：計算是一個相對于控制的詞，控制基于信號，而計算基于信息，控制去執(zhí)行位置、速度扭矩、溫度等的調(diào)節(jié)，而計算則考慮全局的生產(chǎn)優(yōu)化、策略調(diào)整，例如：當(dāng)制造單元的設(shè)備產(chǎn)生故障，如何重新分配負載，在不同的設(shè)備上如何調(diào)節(jié)使得節(jié)拍保持一致，如何為AGV設(shè)置最佳路線使得其最快且避免障礙。

　　邊緣計算對于塑料工廠而言，其任務(wù)旨在讓塑料工廠實現(xiàn)數(shù)字化，進而借用數(shù)據(jù)來實現(xiàn)工廠的全局優(yōu)化，因此，邊緣計算首先要解決的是連接問題，然后是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)性處理，并進行分布式計算，呈現(xiàn)（可視化），再與智能分析結(jié)合為預(yù)測性維護、能源優(yōu)化提供決策支持。

老工廠的數(shù)據(jù)問題

　　實際上，在塑料工廠里，新增的設(shè)備量與存量市場相比就會顯得比較小，每年中國有8萬臺左右的新增注塑機，但是注塑機的存量市場則高達200萬臺，而這些老的機器如何實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)集中呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)存儲與分析則是一個大問題，而要解決這個問題則遇到機電障礙：

　　1）接口不統(tǒng)一：一些控制器帶有總線接口，而一些甚至沒有接口，新一代的采用了以太網(wǎng)接口，而大量老設(shè)備卻并非如此。

　　2）協(xié)議不一致：盡管物理的接口是一致的，卻無法確保數(shù)據(jù)的格式、存儲地址上的一致，這是因為不同的總線采用了不同的應(yīng)用層。

　　3）語義互操作的困難：這個問題體現(xiàn)在不同的協(xié)議采用不同的規(guī)范，就像5英寸不能與5寸進行加減運算一樣，這導(dǎo)致了采集后的數(shù)據(jù)處理面臨大量的軟件代碼編寫工作，而這個組合復(fù)雜度會讓這件工作變得缺乏經(jīng)濟性。

OrangeBox-邊緣節(jié)點

　　OrangeBOX是由貝加萊為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供的應(yīng)用解決方案，它并非一個具體的產(chǎn)品，而是一個產(chǎn)品與技術(shù)的組合：

　　? 基于mapp技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用，如mappOEE、mapp energy、mappVIEW的數(shù)據(jù)訪問等，這是作為邊緣計算節(jié)點非常重要的集成，這里集成了貝加萊在控制領(lǐng)域的諸多應(yīng)用。

　　? 通信接口與I/O，由于已建工廠的設(shè)備往往接口復(fù)雜，而貝加萊作為開放自動化廠商會提供諸如CAN、Profibus等總線接口模塊，并及軟件中可自定義的通信協(xié)議，這樣使得OrangeBox可以作為一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點來實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)采集，包括ISO TCP的協(xié)議等。

　　? HMI本地顯示與操作：采用本地的基于Windows操作系統(tǒng)的顯示單元，提供本地產(chǎn)線及的操作與顯示。

　　? OPC UA集成，提供了OPC UA Server，作為一個本地節(jié)點，由上一級節(jié)點訪問，對底層數(shù)據(jù)進行了結(jié)構(gòu)化處理，并進行了方法調(diào)用來預(yù)處理數(shù)據(jù)如積分運算等。

　　OrangeBox可以為塑料工廠提供相應(yīng)的產(chǎn)線級數(shù)據(jù)的采集與處理，作為一個節(jié)點與云平臺可以通過MQTT/AMQP等方式進行連接。

針對塑料工業(yè)的數(shù)據(jù)采集

*機器運行狀態(tài)；

*產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計（不良品率）；

*訂單完成狀態(tài)；

*OEE狀態(tài)；

*機器故障與報警；

*系統(tǒng)故障日志；

*生產(chǎn)工藝參數(shù)（溫度、壓力、循環(huán)周期）；

*配方；

*機器操作記錄；

塑料工業(yè)邊緣計算架構(gòu)

在塑料工業(yè)里，邊緣計算節(jié)點主要采用Euromap來進行數(shù)據(jù)的設(shè)備的數(shù)據(jù)規(guī)范與信息模型，Euromap 77建立了注塑機與機械手，與MES系統(tǒng)或上層應(yīng)用軟件的信息標準與規(guī)范，其基于OPC UA的規(guī)范而設(shè)計。