Różnica między przemysłowym Internetem rzeczy (IIoT) a komunikacją maszyna-maszyna (M2M)

Różnica między przemysłowym Internetem rzeczy (IIoT) a komunikacją maszyna-maszyna (M2M)

Systemy optymalizujące przepustowość operacyjną i produktywność maszyn są podłączone i zintegrowane z szeroką gamą inteligentniejszych czujników, robotów, siłowników i sterowników. Rozwiązania przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT) i komunikacji M2M mają zdalny dostęp do urządzeń jako ich wspólny rdzeń i zapewniają komunikację między urządzeniami bez kontroli człowieka. Cel jest zasadniczo ten sam - osiągnięcie łączności, ale są różne rozwiązania, aby uczynić go opłacalnym. Ten krótki artykuł wyjaśni powszechne mity i pokaże kilka ważnych rozbieżności między dwoma modnymi hasłami technologii.

Co to jest przemysłowy Internet rzeczy?

Przemysłowy Internet rzeczy (IIoT) to nowy paradygmat tworzenia cennych aplikacji i możliwości biznesowych na szczycie sieci przemysłowego Ethernetu, który całkowicie łączy halę produkcyjną. Sieć IIoT łączy różnego rodzaju maszyny, roboty przemysłowe oraz siłowniki i czujniki, które mają możliwość komunikacji - pozwalają na przesyłanie danych przez Internet. Internet rzeczy, inaczej IoT, obejmuje także urządzenia komunikacyjne używane do realizowania komunikacji między maszynami.

Przemysłowy Internet rzeczy IIoT wyróżnia się tym, że generuje w czasie rzeczywistym informacje dające podstawę do działania, które pomagają operatorom wydajniej zarządzać ich fabrykami. Systemy te umożliwiają wyższy poziom integracji, co skutkuje zwiększeniem zysków i obniżeniem kosztów. Dzięki IIoT i komunikacji M2M różne procesy produkcyjne mogą być integrowane przy zastosowaniu inteligentnych urządzeń. Taki system generuje i gromadzi interesujące dane przemysłowe. Konsorcjum Przemysłowego Internetu (Industrial Internet Consortium) i Industry 4.0 skupiają się na gromadzeniu tych danych i łączeniu różnych procesów produkcyjnych z zaawansowanymi możliwościami analitycznymi i obliczeniowymi opartymi na Internecie.

Rysunek 1. Duży DCS (Distributed Control System) - rozproszony system sterowania

Jak pokazano na rysunku 1, duży DCS (Distributed Control System - rozproszony system sterowania) to złożona sieć czujników, siłowników, sterowników i możliwości obliczeniowych. Niższe warstwy DCS są zwykle autonomiczne i mają kontrolę procesu w czasie rzeczywistym, działają one z najwyższą niezawodnością i bezpieczeństwem. Powyższe warstwy zapewniają różne możliwości kontroli nadzorczej, w tym interfejsy HMI do zarządzania procesem przez ludzkich operatorów. Dobrym przykładem dla tej warstwy jest bramka przemysłowego IoT Avnet SmartEdge, która łączy czujniki i kilka innych urządzeń z chmurą. Można przeglądać stan i sterować podłączonymi urządzeniami z poziomu w pełni konfigurowalnego portalu z dowolnej lokalizacji aktywowanej przez Internet. Bramka jest oparta na popularnym w Raspberry Pi układzie Broadcom BCM2837 SoC, który jest 64-bitowym czterordzeniowym procesorem ARM Cortex-A53, zapewniającym wysoką wydajność obliczeniową.

Więcej informacji na temat bramki przemysłowego IoT Avnet SmartEdge znajduje się na stronie: www.element14.com. Powyżej znajdują się urządzenia do przechwytywania i analizowania ciągłego zapisu historycznego procesu oraz narzędzia do planowania i harmonogramowania działań produkcyjnych, które są przekazywane do niższych warstw w celu realizacji. W przypadku przemysłowego Internetu rzeczy aplikacje działające w pamięci masowej bazującej na chmurze obejmują aplikacje przeznaczone dla przedsiębiorstw przemysłowych, takie jak planowanie/harmonogramowanie, optymalizacja i inżynieria.

Co to jest komunikacja maszyna–maszyna M2M?

Rozwój M2M był kluczowy dla realizacji IioT. Jest to w zasadzie komunikacja punkt-punkt, ze stałymi liniami implementującymi różne protokoły między urządzeniami o określonej aplikacji i tego samego typu. Urządzenia M2M przyjmują żądania dołączonych danych lub automatycznie je transmitują. Mogą to być różnego rodzaju czujniki temperatury, czujniki ruchu itp. W odpowiednio złożonej monitorowanej maszynie można zastosować moduł M2M jako modem umożliwiający transmisję danych. Jednak maszyna z prostym obwodem i przełącznikiem może nie wykazywać odpowiednio inteligentnego zachowania, a następnie zostaje umieszczona w roli slave kontrolowanej przez moduł M2M.

Rysunek 2. Sieć komunikacyjna w systemach M2M służy jako infrastruktura do realizacji komunikacji między bramą, a aplikacją lub serwerem użytkownika końcowego M2M

Bramka M2M umożliwia wzajemne połączenie urządzeń M2M i przekazuje dane zebrane z sieci komunikacyjnej. Sieć komunikacyjna służy jako infrastruktura do realizacji komunikacji między bramą M2M a aplikacją lub serwerem użytkownika końcowego M2M. W tym celu można wykorzystać sieć komórkową, linie telefoniczne i satelity komunikacyjne, jak pokazano na rysunku 2. Programowalne sterowniki logiczne (PLC) sterują teraz systemami komunikacji M2M. PLC są istotnym elementem nadzoru nad kontrolą i gromadzeniem danych (SCADA), nadrzędnego systemu sterowania stworzonego do zarządzania zautomatyzowanymi, wielkoskalowymi operacjami przemysłowymi. Standardowe systemy M2M są zastrzeżone i odłączone od Internetu, bez możliwości świadczenia szerszych usług, aplikacji i analiz. Systemy M2M są zatem określane jako „siloed” lub technologie jednorazowego użytku, przeznaczone do sterowania określonym procesem przemysłowym. Nie mogą jednak udostępniać danych systemom ERP, PLM ani SCM przedsiębiorstwa.

Komunikacja M2M a IIoT - główne różnice

Terminy IIoT i M2M mają wspólne korzenie, ponieważ odnoszą się do tej samej dziedziny urządzeń, które łączą się z przemysłowym systemem sterowania, aby osiągnąć wymierny rezultat. Jednak IIoT obsługuje kluczowe możliwości tam, gdzie tradycyjne systemy M2M zawodzą. System M2M został zaprojektowany do sterowania wyjątkowym procesem, zwykle maszyną przemysłową lub klastrem połączonych ze sobą maszyn. Odbywa się to poprzez łączność komórkową lub przewodową, przy użyciu wbudowanych modułów sprzętowych i komunikacji punkt-punkt z uruchomioną dedykowaną aplikacją. Systemy IIoT wykorzystują Internet do wysyłania danych z urządzeń do chmury, w której stosuje się wiele usług i aplikacji rysunek 3.

Rysunek 3. Porównanie struktury M2M z IIoT

Systemy IIoT umożliwiają udostępnianie danych w przedsiębiorstwie w celu wyodrębnienia danych biznesowych i lepszego zarządzania operacjami. Przejście od wdrożeń zamkniętych silosów do wielofunkcyjnych otwartych technologii IIoT umożliwia integrację danych z czujników i urządzeń z innymi aplikacjami korporacyjnymi, takimi jak Big Data i analityka. Systemy M2M dekodują problemy na poziomie maszyny lub ulepszania usług urządzeń, podczas gdy systemy IIoT wykorzystują Big Data i analizy, aby uzyskać usprawnienia w całym przedsiębiorstwie.

Systemy M2M zmniejszają wydatki związane z usługami dzięki zdalnym funkcjom, takim jak zdalna diagnostyka, aktualizacje i zdalne rozwiązywanie problemów, aby zminimalizować wysyłanie inżynierów serwisu terenowego do odległych lokalizacji. Natomiast systemy IIoT kładą nacisk na usprawnienia operacyjne i dostarczają produkty informacyjne jako usługę za pośrednictwem chmury. Innymi słowy, IIoT oznacza przejście od sprzętu (takiego jak łączność i urządzenia) do oprogramowania (takiego jak usługi, praktyczna wiedza i dane) w celu usprawnienia operacji.

Tabela 1. Podsumowanie podkreślające różnice między komunikacją M2M a IIoT
Komunikacja M2M Przemysłowy Internet rzeczy (IIoT)
• Przeznaczona do określonych procesów
• Monitorowanie/konserwacja
• Technologia autonomiczna
• Skoncentrowana na sprzęcie
• Dane strukturyzowane
•Punkt do punktu
• Zdolna do rozwoju
• Integracja/usługi
• Technologia otwarta
• Skoncentrowana na oprogramowaniu
• Dane nieustrukturyzowane
• Chmura (sieci IP)

Podsumowanie podkreślające różnice między komunikacją M2M a IIoT zawiera tabela 1.

M2M w porównaniu z IIoT

Twoja decyzja zależy od tego, czego oczekujesz od technologii komunikacji urządzenia. Nie ma wolnego rozmiaru, jeśli chodzi o tworzenie sieci. Wybierz opcję najbardziej przyjazną dla aplikacji.

Technologia M2M jest świadomym wyborem, jeśli:
• Aplikacja wymaga komunikacji punkt-punkt między maszynami;
• Szybka skalowalność ma drugorzędne znaczenie dla Twojej sieci;
• Sieć urządzeń jest izolowana ze względów bezpieczeństwa;
• Aplikacja ma ograniczony zestaw określonych potrzeb komunikacyjnych maszyny, które wymagają szybkiego i niezawodnego wykonania;
• Twoja aplikacja musi działać niezależnie od tego, czy połączenie internetowe jest dostępne.
I odwrotnie, IIoT może być najlepszą opcją, jeśli:
• Twoja aplikacja wymaga synchronizacji w czasie rzeczywistym wielu różnych urządzeń w chmurze sieciowej;
• Aplikacja wymaga łatwej i płynnej skalowalności dla większej populacji użytkowników i urządzeń;
• Twoja aplikacja musi być w stanie zapewnić zgodność swoich urządzeń i danych z różnymi standardami;
• Twoje urządzenia cieszą się dostępem do szybkiego i niezawodnego połączenia internetowego;
• Twoje urządzenia sieciowe muszą mieć możliwość jednoczesnej komunikacji z wieloma innymi urządzeniami.

Podsumowanie

M2M i IIoT są zasadniczo podobne. M2M dotyczy maszyn, urządzeń i smartfonów, podczas gdy IIoT dotyczy cybernetycznych systemów fizycznych, takich jak czujniki, M2M koncentruje się na poziomie konserwacji, np. ostrzeganiu producentów o możliwej usterce maszyny, podczas gdy IIoT służy do integracji rozległych systemów. M2M koncentruje się na sprzęcie, podczas gdy IIoT jest oparty na oprogramowaniu.

Element14 współpracuje z wieloma różnymi dostawcami, takimi jak Schneider, Siemens, Mitsubishi, Honeywell, ABB i MulticomPro i nie tylko, którzy produkują tak szeroką gamę produktów, jak sterowniki PLC, interfejsy HMI, Bramy IIoT i M2M itp., aby spełnić wymagania w komunikacji IIoT i M2M w systemach automatyki i sterowania przemysłowego.

Więcej informacji można znaleźć tu: https://uk.farnell.com/.

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik czerwiec 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio czerwiec 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje maj 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna czerwiec 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich czerwiec 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów