在全球范圍內(nèi)提供來(lái)自不同來(lái)源的傳感器數(shù)據(jù)和信息，并以有意義的方式鏈接這些數(shù)據(jù)和信息 - 這是工業(yè)4.0的關(guān)鍵。新的商業(yè)理念使得有必要使這些信息在全球范圍內(nèi)可用，并且不僅可以在公司內(nèi)部訪問(wèn)，而且可以超出公司的范圍和位置。

傳感器

傳感器是自動(dòng)化技術(shù)的眼睛和耳朵，并提供關(guān)于機(jī)器或系統(tǒng)的當(dāng)前狀況的各種信息，例如關(guān)于位置，壓力和溫度等。信息的多樣性反映了所使用的大量源。但是，最終工業(yè)4.0的重點(diǎn)是，如何從不同來(lái)源獲取這些數(shù)據(jù)和信息，以有意義的方式將其鏈接起來(lái)，匯總并在全球范圍內(nèi)提供？

一方面，存在在現(xiàn)場(chǎng)或控制級(jí)別生成的信息。另一方面，需要集中管理信息，例如在MES或ERP系統(tǒng)中。這里的主要問(wèn)題是，要鏈接的信息不僅必須在公司或位置內(nèi)可用且可訪問(wèn)，而且還必須經(jīng)常在位置邊界之外交換以獲取新信息。

數(shù)據(jù)

經(jīng)典自動(dòng)化金字塔中的數(shù)據(jù)從一個(gè)級(jí)別流向另一個(gè)級(jí)別：現(xiàn)場(chǎng)級(jí)別的傳感器或執(zhí)行器僅與更高級(jí)別的控制器通信; 機(jī)器控制將其數(shù)據(jù)與生產(chǎn)計(jì)劃交換，生產(chǎn)計(jì)劃又與公司的ERP交換數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)轉(zhuǎn)換通常會(huì)過(guò)濾數(shù)據(jù)，從而成為障礙。要克服并在功能上發(fā)展這些障礙通常是非常耗時(shí)和昂貴的 - 實(shí)際上這是使用網(wǎng)關(guān)或協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的。

因此，消除這一障礙必須是所有工業(yè)4.0活動(dòng)的主要目標(biāo)。在大多數(shù)生產(chǎn)過(guò)程中，不可能完全克服這些障礙，因?yàn)樯�產(chǎn)過(guò)程以極高的循環(huán)速率進(jìn)行，或者必須遵守精確定義的順序。目前正在開發(fā)用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)參與者與開放式架構(gòu)中的ERP系統(tǒng)之間的確定性通信的解決方案。此外，可以直接從不同來(lái)源尋址的中央池與現(xiàn)有的轉(zhuǎn)移過(guò)程并行地形成。

為此，許多公司在內(nèi)部服務(wù)器或云中的私有租戶上設(shè)置了“私有云”或“邊緣云”，其中訪問(wèn)權(quán)限首先保持完全“私有”。如果作為新業(yè)務(wù)構(gòu)想和模型的一部分，有必要將其他信息提供給其他公司，地點(diǎn)或云，則可以在不同租戶之間交換此信息，并考慮特定的使用授權(quán)。

云

云容量是可擴(kuò)展的，允許記錄大量數(shù)據(jù) - 甚至是目前尚不清楚的數(shù)據(jù)是否可以從中獲取知識(shí)以及是否可以在以后使用它來(lái)產(chǎn)生效益甚至業(yè)務(wù)案例。因此，主要目標(biāo)是首先記錄來(lái)自各種不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，以匯總這些數(shù)據(jù)并使其可用。

下一步是鏈接數(shù)據(jù)。稍后將清楚這些數(shù)據(jù)是否可能用于新的業(yè)務(wù)模型。比喻說(shuō)，我們目前正在建設(shè)一條高速公路，貨物可以在以后運(yùn)輸，然后我們可以附加商業(yè)案例�，F(xiàn)在沒人知道這條高速公路的確切位置。

過(guò)去，控制單元和相應(yīng)的傳感器或致動(dòng)器之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化的主導(dǎo)。主從通信模型目前占主導(dǎo)地位。這意味著控制單元通常通過(guò)線性拓?fù)渲械囊桓�電纜（現(xiàn)場(chǎng)總線安裝）為多個(gè)終端設(shè)備提供服務(wù)。

使用新技術(shù)將允許向網(wǎng)絡(luò)或星形通信架構(gòu)過(guò)渡，我們已經(jīng)從IT部門了解到這種架構(gòu)。通過(guò)連接公司的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)（OT）和IT網(wǎng)絡(luò)，可以在所有級(jí)別和所有方向之間交換數(shù)據(jù)。要鏈接和評(píng)估這些數(shù)據(jù)，必須使其成為最新數(shù)據(jù)或獲得專用時(shí)間參考，并具有特定的，例如地理參考。

數(shù)據(jù)可用

Leuze electronic最初積極處理數(shù)據(jù)可用性問(wèn)題，并且首次在所有系統(tǒng)邊界上從傳感器到云端直接傳輸數(shù)據(jù)。為此，Leuze electronic在其傳感器中集成了OPC UA服務(wù)器，并使用發(fā)布者 - 訂戶模型�？吭贛icrosoft Azure云上。而OPC UA通信目前基于客戶端 - 服務(wù)器

接收方確定數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)交換頻率的體系結(jié)構(gòu)，發(fā)布 - 訂閱方法優(yōu)先用于與云應(yīng)用程序通信，因?yàn)樵谶@里，盡管接收方（訂戶）選擇要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，但它是生產(chǎn)者（發(fā)布者） ）負(fù)責(zé)在必要時(shí)或從應(yīng)用程序的角度分配數(shù)據(jù)，以及適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn) - 類似于新聞通訊。

勞易測(cè)電子通過(guò)微軟的物聯(lián)網(wǎng)代理擴(kuò)展了這一轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了全方位的數(shù)據(jù)傳輸。代理現(xiàn)在可以模擬地操作客戶端 - 服務(wù)器與本地車間概念的通信。這將打開到基于云的新應(yīng)用程序的各種遷移路徑。

與傳統(tǒng)解決方案的不同之處在于IIoT概念依賴于全球可用數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)也可以跨系統(tǒng)和公司邊界進(jìn)行全球聯(lián)網(wǎng)，以用于解釋和評(píng)估目的。這種全球數(shù)據(jù)可用性立即引發(fā)了數(shù)據(jù)完整性問(wèn)題。必須在通信信道和全球可用系統(tǒng)中確保數(shù)據(jù)完整性是不可避免的先決條件。

OPC UA根據(jù)聯(lián)邦安全和信息技術(shù)研究所進(jìn)行測(cè)試，并提供所有四種通用規(guī)定的安全通信安全功能：身份驗(yàn)證，授權(quán)，驗(yàn)證和加密。通過(guò)這種方式，來(lái)自信息技術(shù)（IT）世界的測(cè)試方法和程序被轉(zhuǎn)移到自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域（OT - 運(yùn)營(yíng)技術(shù)）。這可以歸入“ITgoesOT”表達(dá)式。將來(lái)的身份驗(yàn)證將使用證書進(jìn)行。因此，Leuze electronic的傳感器除了具有序列號(hào)之外的識(shí)別數(shù)據(jù)外，還將配備獨(dú)特的安全證書。

為了始終如一地構(gòu)建信息的可用性，必須跨云的所有系統(tǒng)邊界實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源的檢測(cè)和尋址。這不需要進(jìn)行不受保護(hù)的訪問(wèn)，而是簡(jiǎn)化安裝。將許多邊緣設(shè)備（例如傳感器和執(zhí)行器）手動(dòng)公布到全球云系統(tǒng)或在云系統(tǒng)中注冊(cè)它們是不切實(shí)際的。相反，需要技術(shù)機(jī)制，這使得云系統(tǒng)可以自主地識(shí)別集中分配給它的邊緣設(shè)備。

走向全球

這些機(jī)制稱為全局發(fā)現(xiàn)功能。有兩種不同的機(jī)制，它們是OPC UA的組成部分

標(biāo)準(zhǔn)：一方面是本地發(fā)現(xiàn)機(jī)制（Local Discovery Server），另一方面是全局發(fā)現(xiàn)機(jī)制（Global Directory Server）。兩者都需要廣泛的證書交換（信任列表類型）來(lái)保護(hù)訪問(wèn)。勞易測(cè)電子的傳感器 - 對(duì)應(yīng)于其客戶承諾“智能可用性” - 可在所有形式的發(fā)現(xiàn)機(jī)制中安全訪問(wèn)。

工業(yè)4.0的核心要點(diǎn)之一是資產(chǎn)生命周期中的整體信息提供。在這種系統(tǒng)方法中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的思想無(wú)縫融合。該技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備（例如具有立體相機(jī)或數(shù)據(jù)眼鏡的平板電腦）上可視地在用戶的視野中利用虛擬信息來(lái)豐富實(shí)際可見環(huán)境。

一個(gè)決定性的優(yōu)勢(shì)是功能和特性的可視化，迄今為止只能在手冊(cè)和門戶網(wǎng)站的圖形中使用�，F(xiàn)在，它們?cè)趯?shí)際空間中的適當(dāng)點(diǎn)處可視地顯示在視野中。這大大簡(jiǎn)化了調(diào)試。這里，補(bǔ)充虛擬信息不僅限于被動(dòng)數(shù)據(jù)。

以其代碼閱讀器為例，它通常安裝在傳送帶上并且必須讀取通過(guò)的包裝上的條形碼，Leuze electronic已經(jīng)證明傳感器的光學(xué)（通常是不可見的）測(cè)量區(qū)域可以在正在進(jìn)行的過(guò)程中顯示。并非全部：通過(guò)連接到云，讀取結(jié)果 - OK，NOK，代碼內(nèi)容 - 可以在每次讀取操作后立即在數(shù)據(jù)眼鏡中可視化，以便調(diào)試工程師或服務(wù)人員可以在線檢查系統(tǒng)的狀況。

新技術(shù)的使用不僅限于復(fù)雜的設(shè)備，如代碼閱讀器或定位傳感器。簡(jiǎn)單的觸發(fā)光電傳感器也越來(lái)越多地集成在未來(lái)的預(yù)測(cè)性維護(hù)概念中，以保證機(jī)器和系統(tǒng)的可用性。

第一步是使用附加警告消息，例如當(dāng)傳感器變臟時(shí)。很快就通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的界面為傳感器提供了一系列配置選項(xiàng)。在這種情況下，IO-Link現(xiàn)在變得不可或缺，因?yàn)檫@種簡(jiǎn)單的3線接口提供了新的IIoT概念所需的所有功能，但即使在極小的設(shè)備中仍可以低成本集成。這里特別值得一提的是具有一個(gè)通道的雙通道變體，用于具有高水平時(shí)間確定性（即實(shí)時(shí)）的過(guò)程模式的二進(jìn)制切換信號(hào)，以及用于訪問(wèn)來(lái)自識(shí)別和參數(shù)數(shù)據(jù)和消息的第二通道。傳感器。

結(jié)論

由于控制系統(tǒng)的接口越來(lái)越基于以太網(wǎng)，因此功能足以同時(shí)為兩個(gè)數(shù)據(jù)通道提供服務(wù)，這開辟了全新的可能性 - 正是工業(yè)4.0的網(wǎng)絡(luò)世界將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲煌�的目的地和水平。勞易測(cè)電子長(zhǎng)期以來(lái)一直關(guān)注這一趨勢(shì)，并早期決定在其復(fù)雜的識(shí)別設(shè)備和測(cè)量傳感器中集成直接現(xiàn)場(chǎng)總線接入。通過(guò)兩個(gè)數(shù)據(jù)通道可以獲得基礎(chǔ) - 通過(guò)雙通道IO-Link，在傳感器不太復(fù)雜的情況下，通過(guò)集成的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，在“紅色I(xiàn)”標(biāo)識(shí)的集成連接設(shè)備中增加TCP / IP通道他們的類型名稱。