邊緣計(jì)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://wenjunhu.com/v/tag/1722/" target="_blank">網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)于任何企業(yè)的計(jì)算系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生巨大壓力。

于此，邊緣計(jì)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(mǎn)足制造企業(yè)在數(shù)據(jù)貫通、實(shí)時(shí)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(guò)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(shí)提高響應(yīng)實(shí)時(shí)性，有效提高現(xiàn)有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)處理能力，發(fā)展云-邊-端一體化平臺(tái)成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的新方向。

邊緣計(jì)算正在融入工業(yè)制造

在數(shù)據(jù)處理層面，邊緣計(jì)算對(duì)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(jì)算模型執(zhí)行的部分或者是全部計(jì)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(jì)算負(fù)載，減緩網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力，提高萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代數(shù)據(jù)的梳理效率。顯然，傳統(tǒng)的控制器已經(jīng)無(wú)法勝任這樣的工作。

與此同時(shí)，傳統(tǒng)的數(shù)字化升級(jí)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(guò)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(xiǎn)。

無(wú)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(jí)方案的落地實(shí)施過(guò)程中存在的種種問(wèn)題，客戶(hù)與市場(chǎng)都在呼喚著產(chǎn)品力更“硬核”、“一機(jī)多能”與“多機(jī)聯(lián)動(dòng)”、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(dòng)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(dòng)控制、I/O數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議、機(jī)器視覺(jué)、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)等功能集成于同一控制平臺(tái)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)備運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺(jué)、設(shè)備預(yù)測(cè)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(tái)，在邊緣側(cè)協(xié)同遠(yuǎn)程工業(yè)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)線控制。

當(dāng)然，邊緣計(jì)算并非簡(jiǎn)單地將邊緣計(jì)算技術(shù)與工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)行疊加，而是需要將邊緣計(jì)算發(fā)展出來(lái)的一些開(kāi)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(duì)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(chǎng)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(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并實(shí)時(shí)反饋給現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備，另一方面，邊緣控制需要將經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)上傳給云端，為云端提供更為“有價(jià)值”的數(shù)據(jù)。由于不同的設(shè)備和不同的工業(yè)場(chǎng)景，應(yīng)用復(fù)雜程度不同，對(duì)數(shù)據(jù)處理和分析的要求不同，所以對(duì)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(huì)提供不同的邊緣控制方案來(lái)滿(mǎn)足不同的場(chǎng)景需求。比如，從工控機(jī)起家的研華，在邊緣計(jì)算領(lǐng)域已完成全面布局，可為客戶(hù)提供從邊緣計(jì)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(tái)，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)高性能計(jì)算處理、實(shí)時(shí)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(jì)算需求場(chǎng)景，推動(dòng)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(chǎng)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(jià)值，實(shí)現(xiàn)柔性產(chǎn)線、設(shè)備自動(dòng)化、產(chǎn)線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及工廠環(huán)境監(jiān)測(cè)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(duì)設(shè)備自動(dòng)化往融合信息化智能裝備轉(zhuǎn)型時(shí)的全新控制方案。

研華在自身擅長(zhǎng)的多種X86平臺(tái)上搭載實(shí)時(shí)軟PLC軟體，同時(shí)打通軟PLC與數(shù)據(jù)庫(kù)、云平臺(tái)接口，實(shí)現(xiàn)高實(shí)時(shí)性自動(dòng)化控制同時(shí)，保證開(kāi)放性的信息化對(duì)接與處理。

開(kāi)放式平臺(tái)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(shí)的邏輯控制到高處理性能及更多接口的整合運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用場(chǎng)合，甚至多個(gè)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(hù)實(shí)現(xiàn)。

在無(wú)縫整合IT（信息化技術(shù)）與OT（自動(dòng)化技術(shù)）的同時(shí)，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(hù)的設(shè)計(jì)使用與安裝。

▎邊緣控制方案優(yōu)勢(shì)

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(wú)疑是最為耀眼的明星產(chǎn)品，其高性能的處理能力，開(kāi)放的平臺(tái)以及強(qiáng)大豐富的擴(kuò)展能力，為邊緣計(jì)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(lái)看：

AMAX-5580是業(yè)界最小、速度最快的開(kāi)放式平臺(tái)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(shí)無(wú)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(gè)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(guò)預(yù)處理的數(shù)據(jù)上傳給MES、SCADA或者云平臺(tái)等系統(tǒng)，向下除了可以直接通過(guò)EtherCAT連接伺服電機(jī)外，還可以通過(guò)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(lái)連接更多設(shè)備。

AMAX-5580的典型應(yīng)用架構(gòu)

邊緣計(jì)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(hù)解決降本增效、滿(mǎn)足嚴(yán)苛生產(chǎn)品質(zhì)的追求，同時(shí)為客戶(hù)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(shì)，正在助力客戶(hù)這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

比如在3C鏡頭模組檢測(cè)應(yīng)用中，相機(jī)鏡頭濾光鏡片生產(chǎn)結(jié)束后，需要做對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)做嚴(yán)格檢測(cè)，因此需要自動(dòng)化上料、AOI視覺(jué)檢測(cè)，通過(guò)機(jī)械手剔除料盤(pán)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(hù)提出的需求包括：新的零部件加工廠商自動(dòng)化程度提高，需要整合機(jī)器視覺(jué)，機(jī)器人，下位PLC，高實(shí)時(shí)I/O及多軸控制；需要信息化平臺(tái)和接口，允許管理軟件和MES系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品派單，質(zhì)量追蹤以及整廠能效管理；對(duì)于自動(dòng)化部分，需要高實(shí)時(shí)模擬量采集，機(jī)器視覺(jué)配合運(yùn)動(dòng)控制做到高精度檢測(cè)和加工。

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

▎研華3C鏡頭模組檢測(cè)方案配置

在天車(chē)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(chē)行業(yè)逐步導(dǎo)入ERP，MES等信息技術(shù)，同時(shí)結(jié)合已有自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)與庫(kù)區(qū)物料信息數(shù)據(jù)無(wú)縫對(duì)接，提高作業(yè)精度與效率，使庫(kù)房管理水平達(dá)到新高度。

01

項(xiàng)目需求：

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

客戶(hù)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(tái)兼容PLC與高級(jí)語(yǔ)言。

傳統(tǒng)使用IPC+PLC方案，但是現(xiàn)場(chǎng)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(guò)網(wǎng)線連接，多節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定系提出挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)天車(chē)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(shí)要通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)提高作業(yè)精度。

02

方案優(yōu)勢(shì)：

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(wèn)題。6代I5級(jí)別處理器，解決復(fù)雜算法需求；帶有無(wú)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(shí)穩(wěn)定PLC內(nèi)核CODESYS，支持PLC編程；同時(shí)開(kāi)放的Windows系統(tǒng)兼容高級(jí)語(yǔ)言等第三方算法軟件。

AMAX-5580嵌入式無(wú)旋轉(zhuǎn)器件的-10 ~60°C寬溫設(shè)計(jì)，內(nèi)部無(wú)接插器件，整機(jī)經(jīng)過(guò)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(shí)，提高吊裝精度。

▎研華智慧天車(chē)解決方案

在儲(chǔ)能行業(yè)，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)持續(xù)升級(jí)，我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)需要技術(shù)國(guó)產(chǎn)化，調(diào)度快速化，系統(tǒng)接入友好化，分析智能化，通過(guò)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(dòng)，并且適用于多種儲(chǔ)能場(chǎng)景安全快速施工，最終實(shí)現(xiàn)安全高效的能源存儲(chǔ)及調(diào)度的目的。?

01

項(xiàng)目需求：

儲(chǔ)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(guó)產(chǎn)化自主可控，使用Linux系統(tǒng)，支持儲(chǔ)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(guó)際知名品牌控制方案，可以做到及時(shí)專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持，穩(wěn)定可靠? ?

支持多點(diǎn)I/O信號(hào)采集

02

方案優(yōu)勢(shì)：

AMAX-5580邊緣控制器嵌入式無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)安全穩(wěn)定，內(nèi)置CODESYS支持標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131-3開(kāi)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(hù)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(guó)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(chǎng)設(shè)備狀態(tài)。

總結(jié)

隨著邊緣計(jì)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(shì)、聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)、實(shí)時(shí)性?xún)?yōu)勢(shì)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(mǎn)足不同設(shè)備及場(chǎng)景的應(yīng)用需求。邊緣計(jì)算融入工業(yè)領(lǐng)域，未來(lái)已來(lái)！

編輯：黃飛

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