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如何为边缘计算选择合适的控制器硬件?

来源:2019年马会全年资料2019。10。23阅读 566

  在云连接的工厂中,边缘计算具有许多优点。利用就地控制器采集过程数据,并在将其发送到云端之前进行分析,工程师可以在人机界面(HMI)上将生产数据可视化、监控机器运行状况、调度预测性维护以及最小化数据上载成本。边缘计算还严重依赖于网络、软件、算法和通信协议,例如消息队列遥测传输(MQTT)、高级消息队列协议(AMQP)或OPC统一架构(UA)。
  控制器硬件是边缘计算中经常被忽视的一个因素。虽然边缘计算能否成功,受到诸多因素的影响,但在某种程度上应用是否可行取决于硬件。安装高质量的、基于PC的控制器非常重要,它们可以处理在设计和调试新的物联网(IoT)机器时至关重要的高级数据采集、处理和云通信任务。在改造具有边缘计算功能的传统设备时,开放的、基于PC的硬件更为重要,传统的设备往往需要额外的步骤来获取工厂数据。  

图1:除了满足边缘计算需求之外,超紧凑的IPC还可以简单地用作附加网关设备或执行机器控制。本文图片来源:倍福

  因此,在选择合适的边缘计算设备时,需要考虑的关键因素包括:
  ●设备能够安装在狭窄的控制柜中;
  ●外壳材料的质量;
  ●处理能力;
  ●在CPU核之间分配任务的能力。
  合适的硬件,也可能因应用而异。了解可用选项,是确保成功实施边缘计算项目的第一步。
  处理能力和定制
  用于边缘计算的控制器,必须能够处理大量数据,同时还能完成其它自动化任务。现在的工业计算机(IPC),可提供多层次的处理能力和内存,确保每种应用和价位都有适当的硬件。IPC应提供灵活性,以便定制如何使用可用的处理器内核。
  边缘计算设备通常可以采用从单核到4核的各种处理器,速度从400 MHz到1.6 GHz不等。多核IPC和嵌入式计算机具有更高级的选项,4到40个内核,速度为2.2 GHz。

图2: IPC提供了不同的处理能力、各异的外形尺寸,具有机柜安装和DIN导轨安装选项,适用于各种边缘计算应用。

  在审查这些规格时,选择合适的自动化软件也很重要,以便用户将特定任务分配给某个内核,并使CPU以最高效率运行。这还能确保IPC可以在同一个设备上执行多任务并容纳更多功能。例如,利用4核CPU,在核0上运行可编程逻辑控制器(PLC),核1上运行运动控制,在核2上运行HMI,这样,工程师就可以在核3上运行边缘计算活动。
  就地数据存储和RAM功能也规格各异。一些IPC可以提供从512 MB微型SD卡到960 GB的固态硬盘驱动器,还可选择在需要时添加第二个存储设备以获得更大的空间,以及从1 GB到64 GB不等的DDR4 RAM。另一方面,功能更强大的IPC可提供高达1 TB的DDR4-RAM EEC或者在3.5英寸的硬盘上提供4 TB甚至更大的存储容量。与处理能力一样,特定应用决定所需的存储量。例如,具有先进视觉系统的尖端装置需要更多的内存和处理能力,而不太复杂的项目则不需要。
  在新建的边缘计算应用中, IPC可能会控制机器、生产线,并根据实时过程数据进行分析和校正。在改建装置中,实现这种级别的控制需要进行升级,对于希望收集和利用更多过程数据的工程师来说,这并没有太大的吸引力。如果没有淘汰更换政策,IPC可以轻松地从传统现场总线和 PLC收集数据,使用高级算法对其进行过滤和分析,并将所需信息发送到云端。

图3:嵌入式计算机直接连接到I/O模块,可提供出色的边缘计算选项,来控制机器和系统、分析数据并将数据从边缘发送到云端。

  外形和材料选择
  边缘设备必须适合于工厂环境和外壳。根据所制造正版马会免费资料大全的不同,生产环境可能非常热,也可能非常冷,现有控制柜通常无法容纳更多热量。采用外形紧凑的IPC和嵌入式计算机,可以承受极端温度并支持多种应用类型。
  例如,带有坚固金属外壳的IPC可以集成到各种空间中,可选择机柜安装或DIN导轨安装。坚固耐用的金属结构,确保其可以在更多的工厂环境中使用,如果配备合适的散热器或风扇时,它还可以最大限度地降低外壳过热的风险。此外,选择适当的处理器还可以最大限度地降低高温带来的风险。多种连接器端口,如千兆以太网、USB 2.0和3.0,DisplayPort(视频电子标准协会连接器标准),以及可扩展的存储器和RAM,使这些IPC成为优秀的边缘设备,可用于需要最高性能的新应用以及需要边缘功能的现有系统。
  在实施新的控制系统时CONTROL ENGINEERING China版权所有,嵌入式计算机还提供了其它好处。这些DIN导轨安装的控制器2019年马会全年资料版权所有,可直接连接到控制柜中的输入/输出 (I/O)模块,进一步减少所需的硬件空间和布线要求。配置了工业级塑料或金属外壳的嵌入式PC,运行时具有最小的散热量www.afflogin.com,运行温度可高达50℃,低至-25℃。
  对于希望升级或实施新的基于PC的控制系统的工程师来说,投资改造机柜所需的最小努力是值得的。然而,对于那些希望增加数据采集和分析功能的人来说,如果无法对系统架构进行根本性改变,则可以通过IPC提供一个具有多种选择的解决方案,以近乎即插即用的方式满足应用需求。
  认证和软件协助
  要确保工程师努力的方向正确,需要及时检查硬件、软件和网络因素,但他们可能会遇到相似的选项www.afflogin.com,难于抉择。此时,检查正版马会免费资料大全认证和软件功能,也许可以打破僵局。
  根据所用云服务的不同2019年马会全年资料版权所有,经微软Azure认证的IPC或经亚马逊网络服务(AWS)认证的控制器,可以提供更好的选择。具有多个认证的控制器,旨在确保云服务发生变化时,工程师无需对硬件进行更改。基于PC的控制器非常适合公共和私有云系统。
  此外,基于PC的控制器为边缘计算应用提供最佳的操作系统和处理能力。工程师应确保任何边缘设备都支持微软的Win 10物联网操作系统,并且能够应对未来可能的升级。  
  边缘计算的目标是未来的持续改进。通过选择合适的软件和硬件,成功实施边缘计算可以提高机器性能,减少停机时间,提高产量,并尽可能确保工厂的高效和竞争力。(作者:Eric Reiner)


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