스마트 팩토리와 개별 자동화 연결의 기본

스마트 팩토리는 제조나 생산의 모든 측면을 디지털화하여 디지털화가 가능한 시설입니다. 이 작업은 연결된 장치와 시스템을 통해 지속적으로 데이터를 기록한 다음 이 데이터를 전파하여 기계가 자체 최적화 프로그램을 실행할 수 있도록 합니다. 이러한 프로그램은 공장에서 특정 최종 제품의 생산 시간을 단축하고 기계 문제를 사전에 예방하며 상호 관련된 제조 작업을 간소화하는 데 도움이 됩니다. 클라우드 도구, 인공 지능, 산업용 IoT 및 빅 데이터 분석을 활용하여 공급망 예측을 모니터링하고 생산 라인의 대응을 촉발하는 스마트 공장 구축에 대한 포괄적인 접근 방식이 점점 더 적응 가능해지고 있습니다.

스마트 팩토리 기능을 지원하는 네트워크

이제 스마트 팩토리 연결의 구체적인 내용을 살펴보겠습니다. 스마트 팩토리 기능을 지원하는 산업용 프로토콜에서는 물리적 구성 요소를 인증해야 하는 경우가 많습니다. CAT5e 및 CAT6과 PoE(Power over Ethernet) 연결은 자동화된 기계와 로봇에서 점점 더 보편화되고 있습니다. 또한 유연한 CAT5e 및 CAT6 케이블은 CC-Link 산업용 이더넷(IE) 네트워크를 지원하며 케이블 캐리어 번들 어셈블리는 UL 인증을 받아 북미 시장에서 사용할 수 있습니다.

CC-Link IE 필드 산업용 네트워크를 지원하고 실시간 장치 제어를 위해 1밀리초까지 데이터 교환이 가능한 산업용 컨트롤러를 생각해 보세요. 일부 컨트롤러는 원격 모니터링, 엣지 컴퓨팅, 데이터 컴퓨팅, 하드웨어 및 소프트웨어 통합을 위해 네트워크를 활용하기도 합니다. 이러한 컨트롤러는 일반적으로 Windows 10 IoT가 설치된 상태로 제공되지만 운영 체제 VxWorks 및 개방형 플랫폼 Edgecross를 사용하여 데이터를 처리하고 배포할 수도 있습니다. 이러한 산업용 컴퓨터 중 일부에는 HMI(인간-기계 인터페이스) 역할도 하는 터치 스크린이 포함되어 있습니다.

HIPERFACE DSL의 가장 큰 장점은 모터 전력과 위치 피드백을 하나의 케이블을 통해 라우팅할 수 있어 복잡성과 비용이 줄어든다는 것입니다. 또한 스마트 HIPERFACE DSL 인코더에는 모터 정보를 저장하는 내부 메모리가 포함되어 있으므로 초기 연결 시 서보 드라이브가 이 정보를 쿼리하여 자동화된 모터 디버깅을 지원할 수 있습니다.

마찬가지로 이더넷 또는 DSL(Digital Subscriber Line) 케이블을 기반으로 하는 단일 케이블 솔루션은 선형 액추에이터가 포함된 기계를 개선하며 종종 다양한 제조업체의 증폭기와의 호환성을 제공하여 빠른 컨트롤러-액추에이터 통합을 가능하게 합니다.

단일 케이블 IO-Link는 산업용 연결에도 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 일부 스마트 모터 공급업체는 분산 자동화 개념을 위한 연결 가능한 센서를 지원하기 위해 IO-Link 보급형 제품을 핵심 제품에 통합하기 시작했습니다. 물론 산업용 이더넷이나 CAN 버스를 통해 통신할 수 있는 모터는 보조 장치로 IO-Link 네트워크에 연결할 필요가 없습니다.

IO-Link는 또한 구성 요소의 기존 아날로그 커넥터를 디지털화하여 양방향 통신을 지원하고 시운전 시간을 단축합니다. 일부 사람들이 제어 측에서 IO-Link 연결을 사용하여 여러 프로토콜을 지원하고 직렬 인터페이스와 인터페이스하는 것은 당연합니다.

스마트 팩토리 기능을 지원하는 프로토콜 및 클라우드 연결

SCADA, MES, ERP(Enterprise Resource Planning) 아키텍처 등 산업용 IoT 연결에 사용되는 다양한 프로토콜과 통신을 고려해보세요. 이는 IT/OT(운영 기술) 융합에 가장 많이 관여합니다. 일반적으로 표준 웹 브라우저를 통해 시스템 구성을 활성화하는 엔터프라이즈 수준 작업, 게이트웨이 및 기타 연결뿐만 아니라 운영 조정 및 기타 관리 작업도 포함됩니다.

분명히 말하자면, 포괄적인 SCADA 설치는 빅 데이터 캡처 및 처리, 기록 데이터의 유지 관리 및 사용, 분석 루틴 실행에 탁월합니다. 그러나 스마트 팩토리 솔루션을 사용하면 원격 액세스 네트워크, 에지 컴퓨팅 시스템을 더 빠르게 설정하고 관련 기계 설정 및 데이터를 중앙 또는 기계 내(HMI) 제어할 수 있습니다.

많은 IIoT 설치에 사용되는 SQL(구조적 쿼리 언어)을 사용하면 프로그래밍을 통해 데이터 및 이벤트 로그를 MySQL 및 MS SQL 데이터베이스 서버에 동기화할 수 있습니다. 이것의 이점은 제어에 의존하는 대안보다 IT 직원 액세스를 구현하기가 더 쉽다는 것입니다. 이는 시스템이 Raspberry Pi와 같은 기본 제어를 활용하든, 종종 추가 하드웨어 및 소프트웨어가 필요한 복잡한 PC 기반 IoT 데이터베이스 인터페이스를 활용하든 마찬가지입니다.

또한 서비스형 인프라, 플랫폼 및 소프트웨어(각각 IaaS, PaaS 및 SaaS) 또는 클라우드 서비스도 다각적인 IIoT 설계 접근 방식(소프트웨어, 하드웨어 및 연결 포함)을 지원하기 위해 많이 채택되었습니다. 여기에는 Alibaba Cloud, Tencent Cloud, Google Cloud, IBM Cloud 및 Oracle Cloud가 포함됩니다. 그러나 현재 미국에서 기계 자동화를 위한 두 가지 주요 퍼블릭 클라우드 서비스 제공업체는 다음과 같습니다.

• Amazon Web Services Inc. 및 AWS 클라우드 소프트웨어 및 서비스
• Microsoft Azure IoT Edge 클라우드 소프트웨어 및 서비스

이러한 클라우드 서비스는 주로 Amazon Simple Storage Service 또는 S3 버킷과 Amazon DynamoDB 제품을 통해 호스팅되는 데이터베이스 사용을 지원합니다. 데이터베이스 서비스, 온라인 및 온프레미스 애플리케이션, 주문형 컴퓨팅 기능 등이 있습니다. 후자와 관련된 AWS Lambda 서비스는 Python, Node.js, Java 및 C# 프로그래밍을 서비스 서버에서 실행할 수 있게 해줍니다. HMI를 통해 최종 사용자는 이러한 산업용 IoT 기능을 최대한 활용할 수 있습니다.

물론 클라우드 서비스에는 다른 기능도 있습니다. 산업용 IoT를 위해 AWS와 Azure를 추진하는 이유 중 하나는 점점 더 많은 엔지니어가 이러한 플랫폼에서 자체 인프라를 구축하는 데 익숙해졌기 때문입니다. 결국, 클라우드 기반 데이터 서비스는 공급자가 IT 작업을 수행함에 따라 엔지니어가 기본 하드웨어 및 소프트웨어의 추가 설계 작업으로부터 해방됩니다. 또한 AWS와 Azure에서는 데이터 흐름과 통신을 추상화하는 소프트웨어를 사용할 수 있습니다. 즉, 매력적인 GUI를 갖춘 개발 환경을 통해 일부 설계 작업을 단순화하고 엔지니어가 프로그래밍 세부 사항을 처리할 필요가 없습니다.

클라우드 서비스는 운영 체제와 애플리케이션을 실행하는 가상 머신을 통해 고급 엔지니어링도 촉진합니다. 설계 엔지니어는 이러한 가상 머신을 제어할 수 있습니다. 더 중요한 것은 클라우드 서비스가 게시-구독 원칙을 채택하는 프로토콜에서 다양한 통신 서비스를 수용하여 이러한 모든 서비스의 마스터 서비스가 될 수 있다는 것입니다. 이를 통해 시스템 설정 중에 시간이 많이 소요되는 주소 지정이 필요하지 않습니다.

이러한 모든 기능은 데이터를 분류 및 추출하고 예측을 통해 기계 및 생산 조정을 촉진하는 기계 학습을 포함한 고급 기능을 촉진합니다.

관련 추세로는 벤더의 사전 선별된 클라우드 포털 사용이 증가하고 있다는 것입니다. 이러한 포털은 사용자 컨트롤러와 터치스크린 HMI를 연결하는 온라인 서비스로, 엔지니어가 IIoT를 쉽게 시작할 수 있는 방법을 제공합니다. 그런 다음 엔지니어는 추세에 따라 HMI 화면과 대시보드를 사용자 정의하고 클라우드 포털에서 관리하는 규칙 엔진을 사용하여 HMI 이메일 알림을 구성할 수 있습니다. 기능 목록이 계속됩니다. 일부 배열에서는 구성 요소의 원격 소프트웨어 업데이트는 물론 구성 요소의 웹 시각화에 대한 원격 보기도 허용됩니다.

AWS GreenGrass Core 인증을 받은 터치스크린 HMI 및 컨트롤러는 기본적으로 AWS Lambda 및 Things Graph를 포함한 AWS를 활용하여 센서 및 액추에이터와 같은 연결된 엣지 장치가 로컬에서 생성한 데이터를 처리하고 데이터 관리, 저장 및 관리를 위해 클라우드를 사용할 수 있도록 합니다. 분석. AWS IoT Greengrass를 사용하면 연결된 장치에서 Docker Inc의 컨테이너화 서비스에서 Docker 컨테이너를 실행할 수도 있습니다.

산업 프로그래밍의 맥락에서 컨테이너는 애플리케이션을 독립적으로 실행하는 데 필요한 코드, 시스템 도구, 런타임, 라이브러리 및 설정이 포함된 실행 가능한 소프트웨어 조각이라는 점을 기억하세요. 많은 기계 설계에서 컨테이너는 인터넷 연결이 끊긴 경우에도 다른 시스템과 데이터를 통신 및 동기화하거나 다양한 예측을 수행하도록 설계되었습니다. 컨테이너에 애플리케이션을 구축하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

• 장치에 대한 배포 용이성
• 소프트웨어 이식성, 다양한 플랫폼에서 사용 가능
• 엔지니어 애플리케이션용 샌드박스 제공으로 보안 향상

일부 HMI 및 DIN 레일 장착 컨트롤러 Docker 설치를 허용하며 실제로 일부 공급업체는 사전 구축된 컨테이너를 정기적으로 출시하여 이러한 제품의 서비스를 확장합니다.

HMI가 클라우드에 연결되면 일부 IIoT 용량에서 기업 분석 및 지속적인 운영 개선을 위한 정보를 제공할 수 있습니다. 이는 1대에서 수백 대의 기계가 관련된 자동 설치의 경우에도 마찬가지입니다. 다양한 형태의 데이터 통신 및 에지 장치에 대한 HMI 연결을 포함하여 IIoT 기능을 지원하는 프로토콜에는 다음이 포함됩니다.

• OPC UA(개방형 플랫폼 통신 통합 아키텍처)
• REST(Representational State Transfer) ​​및 API )
• AMQP(Advanced Message Queuing Protocol)
• Message Queuing Telemetry Transport 또는 MQTT

MQTT는 많은 IoT 연결 패브릭의 핵심이며 센서와 모바일 장치 간의 확장 가능한 통신을 가능하게 하는 프로토콜입니다. MQTT에 대한 모든 내장 장치 지원은 Amazon AWS IoT 서비스에 적용되므로 유용합니다. 또한 AMQP와 같은 MQTT는 간소화되고 표준화되며 현장 및 클라우드 시스템에서 현장 장치 데이터를 처리하는 게이트웨이 HMI에서 MQTT를 구현할 수 있습니다. 가장 많은 MQTT 지원을 제공하는 HMI는 부가 가치 서비스에 연결되어 타사 시스템의 엣지에서 처리된 데이터를 제공하고 클라우드 서비스를 통해 실행되어야 합니다. 이러한 HMI는 MQTT 게시자(브로커에 메시지 전송), 구독자(브로커로부터 메시지 요청) 또는 브로커(게시자 또는 구독자에 대한 데이터 및 연결 관리) 역할을 할 수 있습니다.

상호 운용성 표준 OPC UA는 연결된 HMI 기술의 가능성을 완전히 활용하는 데에도 필수적입니다. OPC UA는 사양 정의에 게시-구독 통신을 포함하므로 클라우드로 데이터를 전송하기 위해 MQTT의 대안으로 사용할 수 있습니다. 모션 제어 분야에서는 분산 자동화를 위한 공급업체 독립적 필드버스인 TSN(Time Sensitive Network)으로 보완되는 OPC UA의 표준화된 통신 프로토콜이 가장 중요합니다. TSN이 포함된 OPC UA는 통합 서보 모터를 사용하는 기계에서 추가 PLC를 불필요하게 만들 수도 있습니다. 결국, 명령을 처리하고 모션 등의 작업을 수행하는 동시에 다른 장치와 실시간으로 통신할 수 있는 스마트 모터 및 기타 구성 요소가 포함된 분산 아키텍처의 이점을 그 어느 때보다 더 많은 시스템이 활용하고 있습니다. 경우에 따라 후자에는 ERP 시스템 및 클라우드에 대한 연결은 물론 특정 축에 대한 프로세스 로직을 처리하기 위한 에지 게이트웨이로 HMI가 포함될 수 있습니다.

HMI가 MySQL 데이터베이스 연결을 사용하는 방법의 예

앞서 언급한 SQL은 많은 산업용 IoT 설치에 사용됩니다. 이 관계형 데이터베이스 관리 시스템은 무료이며 오픈 소스이며 널리 지원됩니다. 또한 안전하므로 컨트롤러 HMI 및 패널 PC에 안전하게 통합할 수 있습니다. SQL의 한 가지 이점은 IT 직원 액세스가 제어에 의존하는 대안(종종 추가 하드웨어 및 소프트웨어가 필요함)보다 구현하기 쉽다는 것입니다. 이는 Raspberry Pi와 같은 간단한 시스템 제어이든, IoT 데이터베이스 인터페이스가 있는 PAC만큼 복잡한이든 마찬가지입니다.

실제로 SQL은 일부 컨트롤러 HMI와 함께 작동하여 쉬운 모니터링 및 분석을 위해 기계 데이터를 수집하고 표시하기도 합니다. 예를 들어, 이러한 HMI를 MySQL 데이터베이스에 연결하면 유연하고 신뢰할 수 있는 데이터베이스에 데이터를 수집, 구성 및 저장할 수 있으므로 비즈니스 운영에 쉽게 액세스하고 최적화할 수 있습니다.

일부 공급업체 설계 소프트웨어는 엔지니어가 스마트 HMI를 통해 MySQL을 사용하고 데이터를 Excel 스프레드시트(또는 일반적으로 사용되는 다른 소프트웨어의 파일에 있는 표 형식 데이터)에 저장하여 다음을 수행하도록 도울 수 있습니다.

• HMI 인터페이스에 정보 표시
• 데이터 및 이벤트 동기화 로컬 네트워크의 원격 MySQL 서버에 로그인
• 서버의 데이터 관리

엔지니어는 MySQL 및 MS Excel을 사용하여 데이터를 수집, 분석 및 대응하여 보다 현명한 결정과 최적화 작업을 내릴 수 있습니다.

위 내용은 스마트 팩토리와 개별 자동화 연결의 기본의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!