边缘计算在scada系统中的应用

边缘计算在scada系统中的应用

0中小企业的应用2010年之前，工业云网络技术由沃尔玛率先开发。从2010年到2014年，随着腾讯、华为等公司的不断增加，大多数公司和机构逐渐了解云的基本服务，并提出了解决方案。自2015年以来，已经在其子公司如康乃馨、沃尔玛等大型企业实施了工业云网络技术，这逐渐加强了其在内部控制能力。同时，它不仅扩展了自己的制造能力和规模，而且还显著提高了生产效率和质量。1工业云服务的内涵随着大数据时代的到来，经过云计算模式的奠基，工业云技术得到蓬勃发展。工业云技术可满足工业生产过程中所要求的效率高和可靠性高的特点，所以在常规的工业企业为不断的提高工业企业的先进性和效率性纷纷引入工业云技术工业云技术为工业企业提供相应的工业应用服务，工业云应用服务频繁使用到的有：工业软件即服务SaaS(SoftwareasaService），工业基础设施即服务IaaS(InfrastructureasaService)、工业平台即服务PaaS(PlatformasaService）等多种方式，工业云技术为工业企业实现社会资源的相互交换和共享，从而提供工业企业中劳动生产率随着工业云技术的发展，工业云技术和物联网技术联合发展，从而推动了工业企业更快、更好地发展。家电行业工业物联网首先需要充分利用传感技术和物联网技术，实现人与机器、机器与机器的连接，并在互联互通的基础上实现数据的高效利用。美的公司经过长时间的研究，结合自身的情况，通过集成应用SDN技术与边缘计算、云计算技术实现稳定的网络连接与海量数据的存储、挖掘和分析的目的广州华凌公司工业物联网平台分3层：第一层是边缘层，实现自动化设备、机器人的数字化、网络化、智能化集成；第二层是PaaS层，通过建立面向工业大数据的存储、集成、访问、分析管理数据管理体系，融合工业机理、行业知识、工业数据建模和分析技术；第三层是SaaS层，通过对美的现有业务软件的云化改造，实现服务的云端部署、集成和应用。2scda系统构成边缘计算专业术语在从2015-2017年间开始并逐渐被行业内熟知，而2018年属于边缘计算发展过程中非常重要的节点，主要表现为：边缘计算除了被行业内熟知，也逐渐被大众熟知，边缘计算不断地将学术和实践即工业行业中的融合，对于产品的产生和生产过程中，起到推进的作用通过将边缘层划分为工厂级、车间级、现场级3个层级，每一层级根据自身所处环境植入不同计算能力。现场级进行采集与终端集成控制，具有高实时性的特征。车间级以产线为单位进行监控与集成控制，准实时获取产线运行形式作为一级管控。工厂级对整体数据汇总并做集中管控，同时作为工厂到云端的一个入口。形成从边缘到云端全链路互联体系，如图1所示。其中，主要负责现场设备互联互通SCADA系统由以下几个部分组成：(1）人机界面系统。包括设备管理、看板及报表、报警及报警处理、组态设计器、组态运行时等功能。(2）移动应用。采用前沿移动技术，使界面布局可以自适应不同长宽比的设备。移动端支持的功能包含设备信息实时展示、查询、报警及报警处理等功能。(3）采集层。SCADA根据主流的现场设备协议开发了一批数据采集微服务，比如OPC采集微服务、三菱PLC采集微服务、西门子PLC采集微服务等。同时SCADA可开放数据采集微服务SDK，供平台用户或设备供应商进行下载和开发，并支持上传到SCADA平台进行使用。(4）数据服务层。实现了服务的高可用，同时数据服务层提供了服务注册功能，数据采集微服务在使用之前，首先要完成服务的注册，服务注册完成后进入资源池供数据采集服务使用，同时数据服务对外提供OPCUA和WEBAPI实现对数据的实时访问和操作功能。3资源统一管理PaaS平台归类为业务能力介入、业务开放平台、业务引擎等多种服务平台，主对业务能力进行多方面的整理、处置和应用，然后利用IaaS所提供的应用程序接口对硬件资源进行调用，可以实现实时监控各种资源以及各种资源的调控。PaaS平台（图2）作为衔接IaaS层资源与SaaS层应用的基础平台，具备动态调度Iaas弹性资源的能力，同时通过提供标准化PaaS层应用，极大简化了SaaS层应用开发。通过支撑容器云的部署，让云计算具备了快速迁移，高速扩展的能力，可无缝移植到不同的云端环境。让云计算平台可以在不同环境生根发芽，茁壮成长。4边缘层：提升边缘层数据利用能力工业数据包括了云端数据与边缘数据两层。云端数据根据数据特性分为工业数据与业务数据，统一汇总到大数据分析平台进行分析，如图3所示。边缘数据指工厂内部数据，具备贴近产线与设备，为边缘层计算就地提供数据支撑。通过对各个领域数据的划分，明确数据落地领域与各层次数据计算分析要求。减少数据冗余，让同一份数据在不同环节发挥不同的效用，极大提高数据利用能力。因为工业大数据的多元异构性，为了解决一致性的问题，因为工业数据的存在，实现数据资源的共享的同时，还可以在大量的数据资源中自动的发现特征，从而为技术的创新提供强大的后盾和技术支持5关于网络技术的描述(1）边缘+scad平台边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，处于物理实体和工业连接之间，产生更快的网络服务响应，而云端计算可访问边缘计算的历史数据。缘计算技术应用，将通过本地设备实现控制而无需交由云端，处理过程将在本地边缘计算层完成，大大提升处理效率，减轻云端的负荷。由于更加靠近用户，还可为用户提供更快的响应，将需求在边缘端解决。广州华凌公司将边缘计算技术运用到空调生产加工生产中，利用美的SCADA平台实现生产设备互联互通、协议解析以及边缘数据的分析聚合。经过边缘侧的数据处理，无需将所有原始数据传到云端，同时提高了生产体系闭环控制的实时性。(2)sdn技术应用目前分层割裂的工业控制网络架构严重阻碍了信息的高效互联，需要构建新的扁平的工业控制网络架构。同时，工业物联网的工厂内网正在向着一个IT与OT融合趋势发展。因此，基于SDN的工业融合互联网架构凭借既能够实现扁平化，又能将IT与OT完美融合成为工业物联网发展的首选。此次广州华凌公司采用了SDN网络技术，在网络中部署了1套SDN控制器，2台模块化SDN核心交换机，12台SDN汇聚交换机，构建了完整了SDN网络拓扑。实现了2个关键价值：柔性网络与极简运维。分别带来效益的是业务灵活调整，网络稳定可靠。6基于ai的算法优化广州华凌公司的智能工厂项目运用图像质检、故障预测、参数推荐等人工智能技术，实现了品质、效率、管理等方面的提升。例如，设备AI基于训练数据和新数据反复训练、收集反馈、注重评价、迭代优化，完善机器学习分类模型，推荐不断精准的工艺参数；通过在产线增设AI图片质检功能，针对人肉眼极难分辨的划痕、气纹、黑点等问题，通过工业相机、光源，配合机器人，可快速获取注塑件各个部分的图片样本，通过AI算法能力快速检测出注塑件的问题，配合机器人将不良品抓取剔除。7工厂网络改造(1）边缘计算技术的运用，实现数据的实时边缘处理。空调在加工的时候，有时会因为通讯的延时，导致产品会产生缺陷，项目通过SCADA系统与边缘计算技术的结合解决因网络原因而形成的延迟和不确定性。首先，项目通过SCADA平台实现设备互联互通。其次，SCADA的边缘业务应用主要体现在实时性、短周期、本地决策的场景，通过业务实时处理与确定性时延，数据处理与分析和安全保护与云计算协同，实现边缘报警处理、设备自动保障、SPC实时工艺参数监控等。(2）基于SDN技术改造工厂网络，实现数据可靠传输及快速响应。项目参考工业互联网标准模型，结合广州华凌工厂实际情况，采用SDN等柔性网络配置技术，进行工业物联网网络改造。除了具备传统基础网络架构之外，还提供SDN控制器，提供软件定义能力，通过控制器上层接口开放，允许第三方业务进行开发调用，快速提供新的功能。此外，实现了网络设备自动化上线。网络设备开箱上电后自动加载软件版本，加载设备配置，运维人员零干预启动。(3）工业云平台的运用，实现生产数据存储、分析和处理。