邊緣計算在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例

一家智能工廠一天就可以產(chǎn)生1PB的數(shù)據(jù)。如果這些海量的“邊緣數(shù)據(jù)”全部傳輸?shù)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/1722/" target="_blank">網(wǎng)絡(luò)上，對于任何企業(yè)的計算系統(tǒng)都會產(chǎn)生巨大壓力。

于此，邊緣計算應(yīng)運(yùn)而生。它將數(shù)據(jù)中心智慧算力向邊緣側(cè)延伸，從而滿足制造企業(yè)在數(shù)據(jù)貫通、實(shí)時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能等方面的關(guān)鍵需求。

實(shí)踐證明，通過在更靠近制造設(shè)備端部署邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行本地化的感知、決策、控制、分析一體化，可在降低網(wǎng)絡(luò)需求的同時提高響應(yīng)實(shí)時性，有效提高現(xiàn)有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺處理能力，發(fā)展云-邊-端一體化平臺成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的新方向。

邊緣計算正在融入工業(yè)制造

在數(shù)據(jù)處理層面，邊緣計算對數(shù)據(jù)的本地處理能力提出了更高要求，它需要將原有云計算模型執(zhí)行的部分或者是全部計算任務(wù)遷移到網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備上，降低云服務(wù)器的計算負(fù)載，減緩網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力，提高萬物互聯(lián)時代數(shù)據(jù)的梳理效率。顯然，傳統(tǒng)的控制器已經(jīng)無法勝任這樣的工作。

與此同時，傳統(tǒng)的數(shù)字化升級方案需要組合PLC、PC、網(wǎng)關(guān)、SCADA軟件等多種不同領(lǐng)域功能的產(chǎn)品于同一系統(tǒng)中通過系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方案，系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜，成本昂貴且面臨極大安全風(fēng)險。

無論是產(chǎn)品的成熟度與穩(wěn)定性，還是到數(shù)據(jù)的處理上升至數(shù)字化升級方案的落地實(shí)施過程中存在的種種問題，客戶與市場都在呼喚著產(chǎn)品力更“硬核”、“一機(jī)多能”與“多機(jī)聯(lián)動”、全面互聯(lián)的邊緣控制解決方案。

邊緣控制解決方案融合PLC自動化技術(shù)與PC信息化技術(shù)，將PLC控制器、PC、網(wǎng)關(guān)，運(yùn)動控制、I/O數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場總線協(xié)議、機(jī)器視覺、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)等功能集成于同一控制平臺，可同時實(shí)現(xiàn)備運(yùn)動控制、機(jī)器視覺、設(shè)備預(yù)測維護(hù)、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化控制、數(shù)據(jù)可直接連接至工業(yè)云平臺，在邊緣側(cè)協(xié)同遠(yuǎn)程工業(yè)云平臺實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)線控制。

當(dāng)然，邊緣計算并非簡單地將邊緣計算技術(shù)與工業(yè)自動化進(jìn)行疊加，而是需要將邊緣計算發(fā)展出來的一些開放式的IT與CT技術(shù)、架構(gòu)和解決方案，融合進(jìn)工業(yè)制造中相對封閉的OT設(shè)備上，增強(qiáng)或替換原有的實(shí)現(xiàn)方法。

不同設(shè)備及場景需要不同的邊緣控制方案

在“云-邊-端”新一代工業(yè)控制架構(gòu)中，邊緣控制起著關(guān)鍵的承上啟下的作用。一方面，邊緣控制需要采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并實(shí)時反饋給現(xiàn)場的設(shè)備，另一方面，邊緣控制需要將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)上傳給云端，為云端提供更為“有價值”的數(shù)據(jù)。由于不同的設(shè)備和不同的工業(yè)場景，應(yīng)用復(fù)雜程度不同，對數(shù)據(jù)處理和分析的要求不同，所以對邊緣控制器的性能要求也不盡相同。

為此，邊緣控制廠商往往會提供不同的邊緣控制方案來滿足不同的場景需求。比如，從工控機(jī)起家的研華，在邊緣計算領(lǐng)域已完成全面布局，可為客戶提供從邊緣計算、邊緣控制、邊緣可視化等一系列產(chǎn)品與解決方案，從硬件到軟件，從產(chǎn)品到平臺，滿足現(xiàn)場各類高性能計算處理、實(shí)時可靠運(yùn)行以及靈活快速的人機(jī)交互顯示等多種邊緣計算需求場景，推動各產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化、智能化深度變革。

研華邊緣控制解決方案系列可以根據(jù)不同設(shè)備及場景控制需求提供最優(yōu)解決方案。在同樣的軟件環(huán)境下根據(jù)需求使用最佳硬件，助力智能制造從業(yè)者聚焦算法方案，優(yōu)化迭代核心價值，實(shí)現(xiàn)柔性產(chǎn)線、設(shè)備自動化、產(chǎn)線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及工廠環(huán)境監(jiān)測等設(shè)備應(yīng)用。

▎研華邊緣控制解決方案

研華CODESYS系列控制器是面對設(shè)備自動化往融合信息化智能裝備轉(zhuǎn)型時的全新控制方案。

研華在自身擅長的多種X86平臺上搭載實(shí)時軟PLC軟體，同時打通軟PLC與數(shù)據(jù)庫、云平臺接口，實(shí)現(xiàn)高實(shí)時性自動化控制同時，保證開放性的信息化對接與處理。

開放式平臺和多種性能處理核心可以靈活的適用于復(fù)雜多變的工業(yè)環(huán)境，從需要穩(wěn)定實(shí)時的邏輯控制到高處理性能及更多接口的整合運(yùn)動控制與機(jī)器視覺應(yīng)用場合，甚至多個設(shè)備連接的柔性加工產(chǎn)線，研華CODESYS控制方案都有合適的控制器幫助客戶實(shí)現(xiàn)。

在無縫整合IT（信息化技術(shù)）與OT（自動化技術(shù)）的同時，研華CODESYS邊緣控制器底層依然采用大家的熟悉的編程方式，方便客戶的設(shè)計使用與安裝。

▎邊緣控制方案優(yōu)勢

邊緣控制器的典型應(yīng)用架構(gòu)

在研華的邊緣控制產(chǎn)品中，新一代模塊化邊緣控制器AMAX-5580無疑是最為耀眼的明星產(chǎn)品，其高性能的處理能力，開放的平臺以及強(qiáng)大豐富的擴(kuò)展能力，為邊緣計算融入工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了性能強(qiáng)大的解決方案。

從產(chǎn)品特點(diǎn)上來看：

AMAX-5580是業(yè)界最小、速度最快的開放式平臺之一。它結(jié)構(gòu)緊湊，高度為10厘米，插片式I/O模塊全部安裝在標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌上，安裝在設(shè)備控制柜中時無需額外的鉆孔或機(jī)械裝置，不僅節(jié)省了空間，而且允許工業(yè)設(shè)備跨越邊界。

從應(yīng)用架構(gòu)上看：

AMAX-5580是整個控制的核心，向上可以將數(shù)據(jù)用以太網(wǎng)、OPC UA、MQTT等形式將經(jīng)過預(yù)處理的數(shù)據(jù)上傳給MES、SCADA或者云平臺等系統(tǒng)，向下除了可以直接通過EtherCAT連接伺服電機(jī)外，還可以通過PCIe擴(kuò)展模塊、EtherCAT擴(kuò)展模塊連接各種設(shè)備、EtherCAT分布式 I/O來連接更多設(shè)備。

AMAX-5580的典型應(yīng)用架構(gòu)

邊緣計算在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例

目前，邊緣技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用還處于融合初期，起作用主要幫助客戶解決降本增效、滿足嚴(yán)苛生產(chǎn)品質(zhì)的追求，同時為客戶的數(shù)字化轉(zhuǎn)型搭建好底層技術(shù)基礎(chǔ)。

研華充分利用自身二十余年的技術(shù)與千行百業(yè)行業(yè)應(yīng)用沉淀的優(yōu)勢，正在助力客戶這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

比如在3C鏡頭模組檢測應(yīng)用中，相機(jī)鏡頭濾光鏡片生產(chǎn)結(jié)束后，需要做對產(chǎn)品品質(zhì)做嚴(yán)格檢測，因此需要自動化上料、AOI視覺檢測，通過機(jī)械手剔除料盤中的NG品并補(bǔ)充OK品，所有數(shù)據(jù)還要上傳MES數(shù)據(jù)終端備份追溯。

在該應(yīng)用案例中，客戶提出的需求包括：新的零部件加工廠商自動化程度提高，需要整合機(jī)器視覺，機(jī)器人，下位PLC，高實(shí)時I/O及多軸控制；需要信息化平臺和接口，允許管理軟件和MES系統(tǒng)對接，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品派單，質(zhì)量追蹤以及整廠能效管理；對于自動化部分，需要高實(shí)時模擬量采集，機(jī)器視覺配合運(yùn)動控制做到高精度檢測和加工。

研華通過分核架構(gòu)整合IPC+PLC，一個平臺實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺，運(yùn)動控制，機(jī)器人控制，分布式IO及數(shù)據(jù)庫功能，提高穩(wěn)定性、降低成本，實(shí)現(xiàn)柔性加工；與此同時支持IEC 61131-3編程以及高級語言編程，工程師可以選擇自己最熟悉語言開發(fā)；整個系統(tǒng)同時兼容IT與OT，工程師團(tuán)隊(duì)更容易配合分工，3個月項(xiàng)目工期，提前1個月即交付項(xiàng)目。

▎研華3C鏡頭模組檢測方案配置

在天車行業(yè)解決方案中，為了改善工人工作環(huán)境，提高吊裝精度及效率，傳統(tǒng)天車行業(yè)逐步導(dǎo)入ERP，MES等信息技術(shù)，同時結(jié)合已有自動化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)與庫區(qū)物料信息數(shù)據(jù)無縫對接，提高作業(yè)精度與效率，使庫房管理水平達(dá)到新高度。

01

項(xiàng)目需求：

智慧天車需要防搖裝置、3D掃描成像、編碼器、激光測距儀，上傳數(shù)據(jù)庫等多個接口功能以及高性能處理器處理復(fù)雜計算與分析。

客戶工程團(tuán)隊(duì)有PLC編程背景工程師，也有C#編程背景工程師，需要一套平臺兼容PLC與高級語言。

傳統(tǒng)使用IPC+PLC方案，但是現(xiàn)場環(huán)境溫度高，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)非寬溫，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，寬溫系統(tǒng)是通過網(wǎng)線連接，多節(jié)點(diǎn)對系統(tǒng)穩(wěn)定系提出挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)天車系統(tǒng)需要借助信息化MES提高作業(yè)效率和管理水平，同時要通過自動化系統(tǒng)提高作業(yè)精度。

02

方案優(yōu)勢：

研華AMAX-5580控制器支持Modbus/CANBUS/串口/模擬量等接口，解決多部件集成問題。6代I5級別處理器，解決復(fù)雜算法需求；帶有無線WIFI，ODBC，MQTT等接口及協(xié)議，信息直接上傳MES系統(tǒng)。

研華方案支持實(shí)時穩(wěn)定PLC內(nèi)核CODESYS，支持PLC編程；同時開放的Windows系統(tǒng)兼容高級語言等第三方算法軟件。

AMAX-5580嵌入式無旋轉(zhuǎn)器件的-10 ~60°C寬溫設(shè)計，內(nèi)部無接插器件，整機(jī)經(jīng)過嚴(yán)苛環(huán)境考驗(yàn)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

AMAX-5580借助信息化接口及優(yōu)化算法，提高管理能力及吊裝效率，PLC內(nèi)核穩(wěn)定實(shí)時，提高吊裝精度。

▎研華智慧天車解決方案

在儲能行業(yè)，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)持續(xù)升級，我國儲能行業(yè)需要技術(shù)國產(chǎn)化，調(diào)度快速化，系統(tǒng)接入友好化，分析智能化，通過先進(jìn)控制調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻、峰谷套利、支持本地監(jiān)控與遠(yuǎn)端監(jiān)控聯(lián)動，并且適用于多種儲能場景安全快速施工，最終實(shí)現(xiàn)安全高效的能源存儲及調(diào)度的目的。?

01

項(xiàng)目需求：

儲能EMS系統(tǒng)AGC需要穩(wěn)定可靠控制方案，基于IEC 61131-3編程維護(hù)

需要方案國產(chǎn)化自主可控，使用Linux系統(tǒng)，支持儲能方案優(yōu)化算法

需要Modbus，CAN，104協(xié)議，與BMS和PCS友好接入，更快的響應(yīng)速度

國際知名品牌控制方案，可以做到及時專業(yè)技術(shù)支持，穩(wěn)定可靠? ?

支持多點(diǎn)I/O信號采集

02

方案優(yōu)勢：

AMAX-5580邊緣控制器嵌入式無風(fēng)扇設(shè)計安全穩(wěn)定，內(nèi)置CODESYS支持標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131-3開發(fā)編程。

昆山加工制造，Linux操作系統(tǒng)，方案技術(shù)自主可控。

自帶多種總線接口及通訊協(xié)議，配合電力網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)104協(xié)議串聯(lián)，快速接入BMS與PSC系統(tǒng)；配合客戶優(yōu)化算法可以實(shí)現(xiàn)1s~2s電網(wǎng)自調(diào)節(jié)速度。

研華38年工業(yè)PC國際公司，從品質(zhì)，交付，售后全流程質(zhì)保及服務(wù)。

基于EtherCAT本地及遠(yuǎn)程I/O模塊，高速靈活采集控制現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)。

總結(jié)

隨著邊緣計算的興起，邊緣智能已經(jīng)成為工業(yè)智能的關(guān)鍵一環(huán)。邊緣控制器以其天生的算力優(yōu)勢、聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢、實(shí)時性優(yōu)勢正在逐漸替代傳統(tǒng)控制器，為千行百業(yè)提供強(qiáng)大的數(shù)字引擎。當(dāng)然，我們也看到了像研華這樣的工業(yè)控制領(lǐng)先廠商，正以全面的邊緣控制解決方案滿足不同設(shè)備及場景的應(yīng)用需求。邊緣計算融入工業(yè)領(lǐng)域，未來已來！

編輯：黃飛

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