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恒耀:工业物联网如何构建下一代自动化系统

了解物联网技术如何满足自动化系统需求,包括对实时通信的需求;网络安全合规性;时间敏感网络,OPC UA和MQTT的使用。

工业物联网(IIoT)对于在自动化中生成和使用大数据显示出了希望,但到目前为止,交付的成果很少。部分原因是部署成本高昂,而且收益不明确。这也是因为该概念定义不明确。更重要的是,商业物联网解决方案不容易解决自动化的独特需求。

那么,用商业物联网不容易解决的这些需求又是什么呢?它们可以概括为:

需要实时通讯。

严格遵守网络安全标准和惯例。

利用新的和不断发展的标准的能力,例如时间敏感网络(TSN),开放平台通信(OPC)统一体系结构(UA)和MQTT。

设备到云的连接路径。

采用基于云的自动化和物联网解决方案。

在本期的专栏中,我们将仔细研究上面列出的前三个需求。在11月号中,我们将讨论第四和第五个要求:将云用于下一代自动化系统。

对实时网络的需求

数据通信是现代自动化的基础。数字时代首先欢迎现场总线,然后是以太网,从而实现了设备到控制器和控制器到控制器的连接。确定性(即可预测)的性能至关重要,而实时性要求对以太网规范进行补充。注意“添加”一词。如果要成功实现从工厂到顶层通信的绝境,则实时解决方案必须与原始以太网兼容。

已经开发出多种实现方法,工业以太网已成为现代自动化系统背后的推动力之一。但是,工业以太网有多种版本,没有一个兼容。这导致了与现场总线相同的解决方案多样化。

结果,用户经常发现自己被捕获在特定的通信世界中。由于所有供应商都支持可提供出色结果的产品范围(从现场设备到可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)),这从本质上来说还不错。但是,结果有两个困难:第三方必须支持所有领域,最终用户没有开放的领域可以应对。

希尔斯彻意识到市场需要平等地支持所有领域,因此开发了一种灵活的适配器解决方案。该公司推出了自己的netX芯片系列,从而可以通过简单的配置更改就任何流行的协议对产品进行配置。网关和适配器,例如netTAP和cifX PC卡系列,提供了能够支持所有协议范围的单解决方案接口,无论是OEM内置到设备中还是系统集成商或最终用户在现场实现的接口。

防弹网络安全

基于云的系统的开放性和透明性带来了巨大的安全风险。但是,存在几种可用于防御恶意攻击的方法。IEC 62443定义了可以设计系统的一组标准。Hilscher的netX 90和netX 4000芯片通过提供一系列保护数据完整性的机制来支持IEC 62443策略。例如,芯片架构在面向网络的部分和面向从属的部分之间划分。这些在逻辑上是隔离的,将通信功能与应用程序任务分开。如果发生网络入侵,这种隔离会限制恶意攻击的影响。

基于FIPS 140-2的密码学用于支持身份验证和验证。netX芯片中采用了硬件加速的加密技术,以通过减少CPU负载和内存占用来显着缩短I / O周期时间。软件升级无法满足此硬件加速解决方案的性能。

支持标准:TSN,OPC和MQTT

由于不太可能将各种通信领域合并为一个协议解决方案,因此也许可以使用一种同步数据传输的方法来提供帮助。这就是TSN的基本前提。

TSN与供应商无关。它是一组旨在用于实时以太网体系结构的IEEE 802以太网子标准。TSN通过使用时间同步和网络组件之间共享的时间表来实现确定性。通过基于时间定义队列,TSN保证了通过交换网络的严格等待时间(即延迟)。TSN用户的承诺是一个通用的物理层,而各种现场总线协议已成为应用层的问题。完整的TSN规范仍在不断涌现。Hilscher的最新netX芯片已经符合最新的TSN版本,一旦定稿就可以采用完整的规范。

对于IIoT,已经存在了几十年的两个标准变得越来越重要:OPC UA和MQTT。OPC UA凭借其巧妙的信息模型概念(现在通过OPC UA TSN包含了TSN),保证了从工厂到云的网络透明性。不仅用于原始数据,还用于信息(即具有意义的数据)。MQTT是一种轻量级消息传递协议,尽管可能与可以添加更高层系统所需语义的中间件产品链接,但它在此上下文中也将很重要。Hilscher netX芯片同时支持OPC UA和MQTT。

自动化的未来将有很大的不同,但是变化将是进化的而不是革命的。

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发布: admin 分类: 智能自动化 评论: 0 浏览: 1
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