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科普知識
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直尺

“工業4.0”時代,傳感器技術有哪些新變革?

發布日期:2022-07-14 點擊率:45

  從傳感器到數據平臺的集成

  如今,傳感器提供的已經不僅僅是數據。使用正確的接口和協議,可將有價值的附加信息也傳輸到平臺上。通過合適的接口、通信模塊和數據(語言)協議,傳感器所有的數據信息,都可以在云系統或本地數據平臺中被提供。即使在不了解傳輸技術的情況下,傳感器的數據信息也能被處理,從而抽象化成通信通道。

  傳感器是將物理效應轉換為電氣信號或數字信息,使其可進一步被處理。實際上,傳感器扮演著工廠和機器的感官器官,是工業4.0場景中的基石。

  除了純數據外,現代傳感器還可以提供大量有價值的附加數據,例如傳感器自身的特性或狀態。也可以在線修改傳感器相關參數,使其完美適應不同的應用。

  雙向通訊和數據協議十分必要,這可以將相關參數在線傳輸至傳感器,并從傳感器接收測量數據信息。接口和協議必須嚴格遵循適用的標準,以便實現無差錯地使用來自不同制造商的產品。

  IO-link已成為傳感器技術中“最后1厘米”的首選接口;而如EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP等基于以太網的技術可用于更復雜的設備。

  倍加福集團注冊使用了Sensorik4.0?商標,為描述此概念,并依據設計相應的產品。

  在傳感器的過程數據評估時,在閉合控制回路的應用中,必須考慮到數據處理的實時性。在這種情況下,因為存在嚴格的實時要求,這就要求PLC硬件能與數據通信必須完美結合使用。

  對于傳感器附加數據信息,其數據處理的實時性要求不高。但這些附加數據信息必須能長時間的被記錄、存儲和處理。

  除了信號傳輸路徑之外,還必須構建能到達數據平臺的并行數據路徑。為此,我們使用了邊緣網關。邊緣網關不僅可以通過控制模塊和傳感器、執行器、PLC建立通信,同時還可以與數據平臺建立連接。這是通過使用支持發布/訂閱機制的通訊協議來實現的,例如MQTT, AMQP, 或 OPC/UA with Pub/Sub extension。

  數據平臺,既可以在工廠內部的本地網絡中運行,也可以作為在線云平臺的解決方案。這些平臺都具有結構化的數據庫,用于存儲傳感器數據;并提供各種應用接口,用于數據訪問。

  通過應用編程接口(API),傳感器數據可以訪問并傳輸至平臺,該接口是每個系統獨有的。邊緣網關為了能連接至此平臺,也必須使用此平臺的API。倍加福集團創建了一家子公司Neoception,為此類軟件提供優質服務,使客戶在選擇數據平臺時具有最大的靈活性。Neoception結合了傳感器和IT技術的專業知識,并為市場上所有可用的云系統提供互聯服務。

  在傳感器/執行器層級,有一系列不同的通信協議,但沒有統一的語義集。對于每種類型的現場設備,必須根據特定的規則生成適當的命令,并且根據這些規則進行解釋。現場設備的特定屬性可在制造商隨設備提供的描述文件(“設備描述”,簡稱DD)中找到。根據技術的不同,使用各種不同格式的描述文件(EDDL,GSD,GSDML,IODD等)。

  連接現場設備的挑戰是加載和解釋設備描述,并使用一組通用語義集,使現場設備提供的數據可在數據平臺中訪問。理想情況下,即使不了解所使用的通信技術也可實現來自現場設備的數據訪問。


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