Przemysłowy Internet Rzeczy (Industrial Internet of Things, IIoT) stał się siłą napędową transformacji, która rewolucjonizuje przemysł poprzez cyfrowe połączenie urządzeń fizycznych i maszyn. Wraz z rozwojem tej technologii otwierają się nowe możliwości zwiększenia efektywności, optymalizacji procesów i poprawy jakości produktów. Niniejszy artykuł ma na celu szczegółowe przedstawienie urządzeń i platform IIoT, oferując kompleksowy przegląd technologii napędzających czwartą rewolucję przemysłową. Zapraszamy na fascynującą podróż, podczas której zgłębimy różnorodne urządzenia IIoT oraz ich wpływ na nowoczesny przemysł.
Urządzenia IIoT (przemysłowy internet rzeczy)
Urządzenia IIoT to najważniejsze elementy sieci znajdujące się na „krawędzi” topologii sieciowej, przez co często nazywane są urządzeniami edge. Z punktu widzenia infrastruktury IT pełnią one rolę punktów dostępu do sieci automatyzacji, znanych jako sieci technologii operacyjnej (Operational Technology, OT).
Głównym celem urządzeń IIoT jest wymiana danych między różnymi sieciami IT i OT, przy jednoczesnym unikaniu wzajemnych zakłóceń. Działają one jako pomost, umożliwiając efektywne przekazywanie informacji między środowiskami operacyjnymi a technologicznymi.
Urządzenia IIoT są wykorzystywane głównie do udostępniania danych i informacji pochodzących ze środowiska automatyzacji w środowisku IT. Dzięki temu firmy mogą lepiej analizować, monitorować i optymalizować procesy produkcyjne oraz operacyjne, zwiększając swoją konkurencyjność w dynamicznie rozwijającym się środowisku przemysłowym.
Urządzenia brzegowe IIoT
Urządzenia brzegowe to elementy wyposażenia instalowane w pobliżu lub bezpośrednio w miejscu generowania danych w systemie przemysłowym. Ich zadaniem jest przesyłanie tych danych między siecią lokalną a chmurą. Kluczową funkcją tych urządzeń jest tłumaczenie protokołów, czyli „języków” używanych przez lokalne urządzenia, na protokoły takie jak MQTT czy HTTP, które są wykorzystywane w chmurze do dalszego przetwarzania danych.
W praktyce urządzenia brzegowe pełnią rolę mostu, który łączy urządzenia polowe z chmurą, umożliwiając sprawną komunikację i wymianę danych w obrębie systemu przemysłowego. Dzięki temu stają się one nieodzownym elementem w nowoczesnych rozwiązaniach IIoT.
Rodzaje urządzeń brzegowych
Urządzenia brzegowe można podzielić na dwa główne typy, które różnią się zakresem funkcjonalności oraz zastosowaniem:
Tradycyjne urządzenia brzegowe
Tradycyjne urządzenia brzegowe odpowiadają za przesyłanie danych w bezpiecznej sieci, jednak zwykle nie posiadają dużych możliwości przetwarzania danych. Przykłady takich urządzeń to:
- Routery brzegowe (Edge Routers): umożliwiają współdzielenie jednego połączenia internetowego przez wiele urządzeń. Łączą różne sieci, zarządzają ruchem między nimi oraz przesyłają dane do konkretnych adresów IP.
- Przełączniki routingu (Routing Switches): wieloportowe urządzenia łączące komputery, drukarki, serwery i inne urządzenia w lokalnych sieciach (LAN) lub sieciach rozległych (WAN).
- Zapory sieciowe (Firewalls): monitorują ruch przychodzący i wychodzący w sieci, wykrywając i blokując potencjalne zagrożenia, takie jak złośliwe oprogramowanie.
Inteligentne urządzenia brzegowe
Inteligentne urządzenia brzegowe posiadają zdolność do wykonywania zadań obliczeniowych w pobliżu źródła danych. Dzięki temu umożliwiają automatyzację procesów przemysłowych oraz integrację zaawansowanych systemów IoT i IIoT. Przykłady takich urządzeń to:
- Inteligentne czujniki (Smart Sensors): wykrywają oraz korygują nieprawidłowe warunki fizyczne w otoczeniu maszyny, zapewniając jej prawidłową pracę.
- Inteligentne siłowniki (Smart Actuators): przekształcają sygnały komputerowe w działania fizyczne, takie jak ruchy maszyn.
- Bramki IIoT (IIoT Gateways): łączą wiele czujników i innych urządzeń z platformami chmurowymi, umożliwiając analizę, przetwarzanie, obliczenia i przechowywanie danych.
- Urządzenia M2M (Machine-to-Machine Devices): pozwalają na bezpośrednią komunikację między maszynami, wspierając automatyzację i transfer danych w systemach przemysłowych.
Te dwa typy urządzeń brzegowych odgrywają kluczową rolę w ekosystemach IIoT, wspierając zarówno podstawową infrastrukturę sieciową, jak i zaawansowane możliwości analityczne oraz operacyjne.
Czym jest edge computing?
Edge computing to metoda usprawniania agregacji i przetwarzania danych poprzez umieszczenie zasobów obliczeniowych w bezpośredniej bliskości miejsc, gdzie dane są zbierane. Takimi zasobami mogą być maszyny, bramki, konwertery protokołów czy inne typy sterowników przemysłowych.
Filozofia edge computing opiera się na założeniu, iż szybciej i efektywniej jest przetwarzać informacje tam, gdzie są one generowane. Weźmy pod uwagę drogę, jaką pokonują dane od urządzenia przemysłowego do centrum danych. Tradycyjne podejście opierające się wyłącznie na chmurze wymaga przesyłania danych na duże odległości w celu ich przetwarzania, co może generować problemy związane z opóźnieniami, przepustowością sieci i zarządzaniem danymi.
Dla procesów produkcyjnych o wysokiej wrażliwości choćby niewielkie opóźnienie w przetwarzaniu danych może znacząco wpłynąć na efektywność i jakość. Edge computing minimalizuje ten problem, umożliwiając przetwarzanie danych w bliskiej odległości geograficznej oraz w obrębie tej samej sieci, w której dane są generowane.
Mimo iż chmura pozostaje nieodzowna w kontekście przechowywania, analizowania i przetwarzania dużych ilości danych, edge computing oferuje najważniejsze korzyści w sytuacjach, gdzie szybki czas reakcji ma najważniejsze znaczenie. Współczesne potrzeby monitorowania maszyn przemysłowych czynią edge computing bardzo atrakcyjnym rozwiązaniem. Największe korzyści można uzyskać, łącząc infrastrukturę chmurową z edge computing w zależności od wymagań operacyjnych. Dzięki takiemu podejściu producenci mogą maksymalizować efekty swoich inicjatyw cyfrowych, uzyskując zarówno szybkość i precyzję, jak i elastyczność przechowywania danych.
Czym jest bramka iot? (przemysł 4.0 – chmura)
Bramka IIoT to urządzenie, które umożliwia łączenie i zbieranie danych z różnorodnych maszyn przemysłowych oraz urządzeń IoT. Po zgromadzeniu danych bramka przesyła je do chmury lub centrów danych, gdzie mogą być przetwarzane, monitorowane zdalnie, kontrolowane oraz poddawane bardziej szczegółowej analizie.
Bramka IIoT nie tylko przesyła dane, ale także może zarządzać podłączonymi urządzeniami IoT oraz zapewniać bezpieczeństwo sieci IoT, chroniąc je przed potencjalnymi zagrożeniami.
W skrócie, bramka IIoT to urządzenie, które działa jako pomost, łącząc urządzenia IoT z chmurą, umożliwiając płynny przepływ danych oraz integrację rozwiązań IoT w systemach przemysłowych.
Technologia IO-Link a przemysł 4.0
IO-Link (Input/Output Link) to cyfrowy protokół komunikacyjny wykorzystywany w systemach automatyzacji przemysłowej. Protokół ten umożliwia urządzeniom, takim jak czujniki i siłowniki, komunikację z systemem automatyki w sposób bardziej zaawansowany i elastyczny niż tradycyjne rozwiązania.
Aby podłączyć urządzenia IO-Link do systemu automatyzacji, konieczne jest użycie tzw. IO-Link Master, który pełni rolę pośrednika pomiędzy urządzeniami IO-Link a nadrzędnym systemem sterowania. Dzięki temu urządzenia mogą przesyłać i odbierać dane w sposób płynny, co zwiększa precyzję i efektywność procesów produkcyjnych.
Protokół IO-Link wspiera również funkcje diagnostyczne i konfiguracyjne, co pozwala na łatwiejsze zarządzanie urządzeniami oraz szybsze wykrywanie potencjalnych problemów w systemach przemysłowych. Jest to jedno z kluczowych narzędzi wspierających koncepcję Przemysłu 4.0.
IO-Link Master zastępuje tradycyjne analogowe karty wejściowe cyfrową ścieżką komunikacyjną pomiędzy urządzeniem a systemem automatyzacji. W zależności od konfiguracji, do jednego IO-Link Mastera można podłączyć do 8 urządzeń IO-Link, takich jak czujniki, zawory czy moduły wejść/wyjść.
Master pełni kluczową rolę w integracji systemów, przesyłając dane maszyny, parametry procesowe oraz informacje diagnostyczne do sterownika PLC lub bezpośrednio do nadrzędnego systemu zarządzania IIoT. Dzięki temu możliwe jest efektywne monitorowanie i kontrolowanie procesów, a także łatwiejsza diagnostyka i utrzymanie urządzeń.
IO-Link Master przyczynia się do zwiększenia elastyczności i funkcjonalności systemów automatyzacji, wspierając cyfrową transformację przemysłu i implementację zaawansowanych technologii Przemysłu 4.0.
Rola IO-Link Mastera
IO-Link Master pełni rolę pośrednika pomiędzy urządzeniami IO-Link a systemem automatyzacji, zarządzając wymianą informacji w obu kierunkach. Odbiera dane z urządzeń IO-Link, takich jak czujniki czy siłowniki, a także przesyła do nich polecenia lub zapytania, zapewniając płynną i efektywną komunikację.
IO-Link Master może być instalowany w szafie sterowniczej lub w terenie jako zdalny moduł wejść/wyjść (remote I/O), w zależności od wymagań danej konfiguracji automatyzacyjnej. Taka elastyczność pozwala na dostosowanie instalacji do różnorodnych środowisk przemysłowych i aplikacji.
Dodatkowo, IO-Link Master obsługuje zarówno sygnały cyfrowe, jak i wartości analogowe, co umożliwia bezproblemową integrację z istniejącymi systemami. Dzięki temu technologia IO-Link staje się kluczowym elementem w modernizacji infrastruktury automatyki przemysłowej i wspieraniu jej cyfryzacji.
Podsumowanie
Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) oraz technologie takie jak edge computing, bramki IIoT i protokół IO-Link rewolucjonizują współczesną automatyzację przemysłową. Dzięki zaawansowanym urządzeniom brzegowym, które przetwarzają dane blisko źródła ich generowania, firmy mogą minimalizować opóźnienia, zwiększać efektywność oraz lepiej kontrolować swoje procesy.
Bramki IIoT działają jako pomost pomiędzy urządzeniami polowymi a chmurą, umożliwiając zbieranie, przesyłanie i analizowanie danych w sposób bezpieczny i wydajny. Z kolei IO-Link, wspierany przez IO-Link Mastery, oferuje nowy standard komunikacji, który nie tylko łączy urządzenia, ale również integruje cyfrowe i analogowe sygnały w systemach automatyzacji.
Wszystkie te technologie wspierają wizję Przemysłu 4.0, pozwalając na bardziej elastyczne, precyzyjne i zaawansowane zarządzanie procesami przemysłowymi. Wykorzystując ich potencjał, przedsiębiorstwa mogą skuteczniej realizować swoje cele, przyspieszając cyfrową transformację i zyskując przewagę konkurencyjną na rynku.
Jeśli nasz wpis Cię zainteresował zachęcamy do zapoznania się z naszą ofertą kursów online: https://www.controlbyte.pl/
