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在全球范圍內(nèi)提供來自不同來源的傳感器數(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，而且可以超出公司的范圍和位置。

傳感器

傳感器是自動化技術的眼睛和耳朵，并提供關于機器或系統(tǒng)的當前狀況的各種信息，例如關于位置，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的重點是，如何從不同來源獲取這些數(shù)據(jù)和信息，以有意義的方式將其鏈接起來，匯總并在全球范圍內(nèi)提供？

一方面，存在在現(xiàn)場或控制級別生成的信息。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，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)典自動化金字塔中的數(shù)據(jù)從一個級別流向另一個級別：現(xiàn)場級別的傳感器或執(zhí)行器僅與更高級別的控制器通信; 機器控制將其數(shù)據(jù)與生產(chǎn)計劃交換，生產(chǎn)計劃又與公司的ERP交換數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)轉換通常會過濾數(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和昂貴的 - 實際上這是使用網(wǎng)關或協(xié)議轉換器實現(xiàn)的。

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

為此，許多公司在內(nèi)部服務器或云中的私有租戶上設置了“私有云”或“邊緣云”，其中訪問權限首先保持完全“私有”。如果作為新業(yè)務構想和模型的一部分，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。

云

云容量是可擴展的，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以及是否可以在以后使用它來產(chǎn)生效益甚至業(yè)務案例。因此，主要目標是首先記錄來自各種不同來源的數(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)務模型。比喻說，我們目前正在建設一條高速公路，貨物可以在以后運輸，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。

過去，控制單元和相應的傳感器或致動器之間的點對點連接已經(jīng)成為工業(yè)自動化的主導。主從通信模型目前占主導地位。這意味著控制單元通常通過線性拓撲中的一根電纜（現(xiàn)場總線安裝）為多個終端設備提供服務。

使用新技術將允許向網(wǎng)絡或星形通信架構過渡，我們已經(jīng)從IT部門了解到這種架構。通過連接公司的自動化網(wǎng)絡（OT）和IT網(wǎng)絡，可以在所有級別和所有方向之間交換數(shù)據(jù)。要鏈接和評估這些數(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服務器，并使用發(fā)布者 - 訂戶模型停靠在Microsoft Azure云上。而OPC UA通信目前基于客戶端 - 服務器

接收方確定數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)交換頻率的體系結構，發(fā)布 - 訂閱方法優(yōu)先用于與云應用程序通信，因為在這里，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） ）負責在必要時或從應用程序的角度分配數(shù)據(jù)，以及適當?shù)臅r間點 - 類似于新聞通訊。

勞易測電子通過微軟的物聯(lián)網(wǎng)代理擴展了這一轉變，實現(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 - 服務器與本地車間概念的通信。這將打開到基于云的新應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)和公司邊界進行全球聯(lián)網(wǎng)，以用于解釋和評估目的。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)邦安全和信息技術研究所進行測試，并提供所有四種通用規(guī)定的安全通信安全功能：身份驗證，授權，驗證和加密。通過這種方式，來自信息技術（IT）世界的測試方法和程序被轉移到自動化技術領域（OT - 運營技術）。這可以歸入“ITgoesOT”表達式。將來的身份驗證將使用證書進行。因此，Leuze electronic的傳感器除了具有序列號之外的識別數(shù)據(jù)外，還將配備獨特的安全證書。

為了始終如一地構建信息的可用性，必須跨云的所有系統(tǒng)邊界實現(xiàn)數(shù)據(jù)源的檢測和尋址。這不需要進行不受保護的訪問，而是簡化安裝。將許多邊緣設備（例如傳感器和執(zhí)行器）手動公布到全球云系統(tǒng)或在云系統(tǒng)中注冊它們是不切實際的。相反，需要技術機制，這使得云系統(tǒng)可以自主地識別集中分配給它的邊緣設備。

走向全球

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

標準：一方面是本地發(fā)現(xiàn)機制（Local Discovery Server），另一方面是全局發(fā)現(xiàn)機制（Global Directory Server）。兩者都需要廣泛的證書交換（信任列表類型）來保護訪問。勞易測電子的傳感器 - 對應于其客戶承諾“智能可用性” - 可在所有形式的發(fā)現(xiàn)機制中安全訪問。

工業(yè)4.0的核心要點之一是資產(chǎn)生命周期中的整體信息提供。在這種系統(tǒng)方法中，增強現(xiàn)實技術的思想無縫融合。該技術在移動設備（例如具有立體相機或數(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豐富實際可見環(huán)境。

一個決定性的優(yōu)勢是功能和特性的可視化，迄今為止只能在手冊和門戶網(wǎng)站的圖形中使用�，F(xiàn)在，它們在實際空間中的適當點處可視地顯示在視野中。這大大簡化了調(diào)試。這里，補充虛擬信息不僅限于被動數(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的包裝上的條形碼，Leuze electronic已經(jīng)證明傳感器的光學（通常是不可見的）測量區(qū)域可以在正在進行的過程中顯示。并非全部：通過連接到云，讀取結果 - 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)試工程師或服務人員可以在線檢查系統(tǒng)的狀況。

新技術的使用不僅限于復雜的設備，如代碼閱讀器或定位傳感器。簡單的觸發(fā)光電傳感器也越來越多地集成在未來的預測性維護概念中，以保證機器和系統(tǒng)的可用性。

第一步是使用附加警告消息，例如當傳感器變臟時。很快就通過一個簡單的界面為傳感器提供了一系列配置選項。在這種情況下，IO-Link現(xiàn)在變得不可或缺，因為這種簡單的3線接口提供了新的IIoT概念所需的所有功能，但即使在極小的設備中仍可以低成本集成。這里特別值得一提的是具有一個通道的雙通道變體，用于具有高水平時間確定性（即實時）的過程模式的二進制切換信號，以及用于訪問來自識別和參數(shù)數(shù)據(jù)和消息的第二通道。傳感器。

結論

由于控制系統(tǒng)的接口越來越基于以太網(wǎng)，因此功能足以同時為兩個數(shù)據(jù)通道提供服務，這開辟了全新的可能性 - 正是工業(yè)4.0的網(wǎng)絡世界將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲煌�的目的地和水平。勞易測電子長期以來一直關注這一趨勢，并早期決定在其復雜的識別設備和測量傳感器中集成直接現(xiàn)場總線接入。通過兩個數(shù)據(jù)通道可以獲得基礎 - 通過雙通道IO-Link，在傳感器不太復雜的情況下，通過集成的現(xiàn)場總線接口，在“紅色I”標識的集成連接設備中增加TCP / IP通道他們的類型名稱。