Print

Schopnosti hardwaru ovlivňují úspěch edge computingu

-- 15.07.19

Průmyslové počítače jsou nabízeny s různými výpočetními výkony, formáty a certifikacemi, které musejí technici brát v úvahu při implementaci strategií edge computingu v nových aplikacích nebo starších systémech.

Edge computing v závodech připojených ke cloudu má mnoho výhod. Shromažďováním a analýzou procesních dat v lokálních řídicích prvcích před jejich odesláním do cloudu mohou technici vizualizovat výrobní data na rozhraní HMI, monitorovat technický stav strojů, plánovat prediktivní údržbu a zároveň minimalizovat náklady na odesílání dat. Edge computing také silně závisí na sítích, softwaru, algoritmech a komunikačních protokolech, jako je MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) nebo OPC UA (Unified Architecture).

Hardware řídicího prvku je často přehlíženým aspektem edge computingu. I když úspěch aplikací edge computingu ovlivňuje mnoho faktorů, právě hardware je určující pro to, zda jsou aplikace vůbec možné. Je důležité instalovat vysoce kvalitní prvek na bázi PC, který dokáže zvládnout pokročilé úkony sběru dat, zpracování a cloudové komunikace, jež jsou klíčové při navrhování a uvádění nových strojů připravených pro internet věcí (IoT) do provozu. Otevřený hardware na bázi PC je ještě důležitější při dodatečné instalaci schopností edge computingu do starších zařízení, což vyžaduje další kroky k získávání dat ze závodu.

Proto ke klíčovým faktorům při výběru vhodného zařízení pro edge computing patří:

  • vhodné rozměry zařízení pro umístění do stísněných řídicích skříní,
  • kvalita materiálu jejich krytu,
  • výpočetní výkon,
  • schopnost rozdělit úkoly mezi jádra CPU.

Vhodnost hardwaru se může lišit i podle aplikace. Pochopit dostupné možnosti je prvním krokem k zajištění úspěchu projektu edge computingu.

Výpočetní výkon a přizpůsobení

Řídicí prvky používané pro edge computing musejí zpracovávat obrovská množství dat a zároveň plnit další úkoly automatizace. Dnešní průmyslová PC (IPC) nabízejí mnoho úrovní výpočetního výkonu a paměti, což umožňuje použít vhodně dimenzovaný hardware pro každou aplikaci a cenovou hladinu. IPC by měly nabízet flexibilitu pro přizpůsobení v tom, jak používají dostupná jádra procesoru.

Zařízení edge computingu mohou být vybavena různými procesory, od jednojádrového až po čtyřjádrový procesor s taktovacími frekvencemi od 400 MHz do 1,6 GHz. Vícejádrové IPC a vestavné počítače mají pokročilejší možnosti se 4 až 40 jádry a frekvencí 2,2 GHz.

Při zkoumání těchto specifikací je také důležité hledat automatizační software, který umožňuje uživatelům vyhradit úkoly jednotlivým jádrům a zajistit, aby procesor běžel s maximální efektivitou. To také zajistí, že IPC bude moci provádět multitasking a provozovat více funkcí na jednom zařízení. Například u čtyřjádrového procesoru může vyhrazení jádra 0 pro programovatelný automat (PLC), jádra 1 pro polohování a jádra 3 pro rozhraní HMI technikovi dovolit vyhradit poslední jádro pro aktivity edge computingu.

Také schopnosti lokálního ukládání dat a velikost paměti RAM jsou nabízeny v širokém spektru. Některé IPC nabízejí od 512MB karet MicroSD až po 960GB disky SSD s možností přidat druhé úložné zařízení pro další místo v případě potřeby a paměti RAM DDR4 od 1 GB až po 64 GB. Na druhém konci spektra jsou ještě výkonnější IPC, jež poskytují až 1 TB paměti RAM DDR4 a úložný prostor 4 TB nebo více na 3,5" pevných discích. Velikost požadované úložné kapacity, stejně jako v případě výpočetního výkonu, určuje aplikace. Například nejmodernější instalace s pokročilými systémy počítačového vidění budou vyžadovat více paměti a výpočetního výkonu, zatímco méně složité projekty budou mít menší nároky.

V aplikacích edge computingu budovaných na zelené louce (greenfield) budou IPC pravděpodobně řídit stroje nebo linky a analyzovat a provádět korekce na bázi procesních dat v reálném čase. Realizace této úrovně kontroly v prostředí stávajících závodů (brownfield) by vyžadovala dodatečnou instalaci, jež by se nemusela vyplatit technikům, kteří usilují o získávání a využití většího množství procesních dat. Průmyslové počítače (IPC) mohou bez nutnosti demontáže a nahrazování zařízení snadno shromažďovat data ze starší sběrnice fieldbus nebo PLC, filtrovat a analyzovat je pomocí pokročilých algoritmů a odesílat požadované informace do cloudu.

Rozměrový formát a výběr materiálu

Okrajové zařízení musí být vhodné pro daný závod a řídicí skříň. Výrobní prostředí, v závislosti na tom, co se vyrábí, může běžet v široké škále od velmi horkých po velmi chladné podmínky a stávající řídicí skříně často nedokážou pojmout další zdroj tepla. IPC a vestavné počítače v kompaktních rozměrových formátech vydrží extrémní teploty a podporují mnoho typů aplikací.

IPC s robustními kovovými kryty mohou být například integrovány do různých prostorů s možností montáže do skříně nebo na lištu DIN. Odolná kovová konstrukce zajišťuje, že jsou připraveny pro použití v mnoha provozních prostředích, a pokud jsou vybaveny chladičem nebo ventilátorem, minimalizují také riziko přehřátí skříně. Kromě toho výběr určité řady procesorů může minimalizovat rizika spojená s vysokými teplotami. Díky širokému výběru konektorových portů, jako je gigabitový Ethernet, USB 2.0 a 3.0, DisplayPort (standard konektoru Video Electronics Standards Association), spolu se škálovatelnou pamětí a pamětí RAM jsou tato IPC vynikajícími okrajovými zařízeními pro nové aplikace, které vyžadují nejvyšší úroveň výkonu, a pro stávající systémy, jež vyžadují schopnosti edge computingu.

Při implementaci nového řídicího systému nabízejí vestavné počítače další výhody. Tyto řídicí prvky montované na lištu DIN se připojují přímo k vstupně/výstupním (I/O) modulům v řídicí skříni, což dále minimalizuje prostorové nároky hardwaru a požadavky na kabeláž. Vestavné počítače vybavené kryty z plastů průmyslové třídy nebo z kovu mohou běžet s minimálním vyzařováním tepla a v širokém rozsahu teplot, často od +50 °C až do –25 °C.

Technikům, kteří chtějí modernizovat nebo implementovat nové řídicí systémy na bázi PC, se může vyplatit investovat do řešení, jež pro dodatečnou montáž do skříně vyžaduje jen minimální úsilí. Nicméně pro ty, kteří chtějí zvýšit schopnosti sběru dat a jejich analýzy na okraji, bez zásadních změn systémové architektury, nabízejí IPC řešení s mnoha možnostmi výběru pro splnění potřeb aplikace, a to téměř způsobem plug-and-play.

Certifikace a softwarová pomoc

Zkoumání těchto hardwarových, softwarových a síťových faktorů povede techniky správným směrem, nicméně mohou se setkat se zdánlivě podobnými variantami. V těchto případech může zkoumání certifikace produktů a softwarových schopností pomoci přiklonit se k jedné z možností.

V závislosti na používané cloudové službě může být lepším řešením, které přinese klid mysli, IPC certifikovaný pro Microsoft Azure nebo řídicí prvek schválený pro Amazon Web Services (AWS). Existence více certifikací u řídicích prvků může techniky ujistit, že v případě změny cloudové služby nebude nutné provést změny hardwaru. Bez ohledu na to jsou řídicí prvky na bázi PC vhodné pro veřejné a soukromé cloudové systémy.

Řídicí systémy na bázi PC navíc nabízejí nejlepší operační systém a výpočetní výkon pro aplikace edge computingu. Technici by se měli ujistit, že každé okrajové zařízení podporuje systém Microsoft Windows 10 IoT a bude schopno zvládnout budoucí aktualizace.

Cílem edge computingu je zajistit neustálé zlepšování daleko do budoucnosti. Při správném výběru softwaru a hardwaru povede úspěšná implementace edge computingu ke zvýšení výkonu strojů, omezení prostojů, zvýšení objemu výroby a zajištění toho, aby závody zůstávaly co nejefektivnější a konkurenceschopnější. Pečlivé zvážení mnoha variant řídicího prvku na bázi PC poskytne řídícím technikům výhodu.

Eric Reiner, specialista na produkty IPC společnosti Beckhoff Automation. Upravila Emily Guentherová, zástupkyně obsahového ředitele, Control Engineering, CFE Media, eguenther@cfemedia.com.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Údržba 2019
2019-10-23 - 2019-10-24
Místo: Konferenční centrum AV ČR, zámek Liblice
Konference kvality 2019
2019-10-31 - 2019-10-31
Místo: Grandior Hotel Prague
SCADA SECURITY 2019
2019-11-04 - 2019-11-05
Místo: Hotel DAP, Praha
Bezpečnost v průmyslu 2019
2019-11-05 - 2019-11-05
Místo: Brno
EX prostředí 2019
2019-11-06 - 2019-11-06
Místo: Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI