Индустриалното edge устройство е компактно изчислително или комуникационно оборудване, поставено близо до машини и производствени системи. То може да бъде шлюз за обмен на данни, edge компютър за приложения, индустриален компютър (IPC) или устройство, което съчетава тези роли.
Следователно най-доброто съответствие идва от изискванията, а не от името на продуктовата страница. Дефинирайте работното натоварване, интерфейсите, средата, офлайн поведението, операциите по сигурността и жизнения цикъл на подмяна, преди да изберете класа на хардуера.
Защо термините за промишлени edge устройства са объркващи?
„Шлюз“, „edge компютър“ и „индустриален компютър“ не са три строго разделени категории. Шлюзът описва обмена между крайни точки. Edge описва къде се обработват данните спрямо източника и процеса. IPC описва предназначението на хардуера и условията, за които е проектиран.
Доставчиците също използват термините по различен начин. Един компактен компютър без вентилатор може да се продава и като трите, докато друг продукт, наречен шлюз, може да работи само с фиксирана услуга за препращане на данни. Сравнете проверените възможности и доказателства, вместо да приемате, че даден етикет гарантира изчислителен капацитет, поддръжка на протоколи, здравина или поддръжка.
Концептуалният модел на NIST за fog computing разграничава подходите за разпределени изчисления. Той описва разполагането на приложения, управление и анализ близо до IoT източниците. Посочва също, че edge обработката обикновено изпълнява конкретни приложения на определено логическо място. Това е архитектурен подход. Той не определя един вид корпус или процесор.
Какво представлява индустриалният edge шлюз?
Индустриален периферен шлюз се намира между оборудване или локални системи и друга мрежа, услуга или приложение. Неговият обхват може да включва придобиване на избрани данни, филтрирането им, превод на поддържани интерфейси, буфериране по време на прекъсване, налагане на тясна граница или препращане на записи нагоре по веригата.
Един шлюз може да отговаря на определена задача за пренос на данни:
- свържете определен набор от източници и дестинации
- нормализиране или филтриране на известен набор от данни
- съхранява и препраща записи по време на кратки прекъсвания
- изолирайте специфичен за целта интеграционен поток
- работят с малък, контролиран софтуерен отпечатък
Ограниченията зависят от действителния продукт. Някои шлюзове имат скромен процесор, памет и място за съхранение; други са пълни компютри с контейнери или виртуализирани работни натоварвания. Някои излагат фиксирана конфигурация на доставчика, докато други изискват администриране на операционната система. Потвърдете всеки необходим интерфейс, тип данни, метод за актуализиране, функция на сертификата, лимит на буфера и поведение при повреда на точния модел и версия на софтуера.
Какво представлява индустриалният edge компютър?
Edge компютърът изпълнява приложения близо до машина, линия, сграда или друг източник на данни. Според платформата и наличните ресурси може да събира данни, да поддържа локална база и да изпълнява табла, MES, SCADA, анализи, интеграции и софтуер за управление.
Помислете за периферен компютър, когато обектът се нуждае от няколко от тези възможности:
- множество локални приложения или услуги
- повече CPU, памет или място за съхранение, отколкото е необходимо за задача с фиксиран шлюз
- локални потребителски интерфейси или API
- изолация на приложението и независими цикли на актуализация
- по-дълго буфериране или локална история
- място за добавяне на определени работни натоварвания по-късно
Повече гъвкавост означава повече отговорности по експлоатацията. Екипът трябва да управлява операционната система, софтуерните зависимости, актуализациите за сигурност, резервните копия, съхранението, журналите, услугите и възстановяването. „Изпълнява контейнери“ или „има магазин за приложения“ не показва кой ще изпълнява тези задачи през следващите пет или десет години.
Edge compute не трябва да се бърка с управлението на машината. Локалното разположение може да намали зависимостта от отдалечена услуга, но не прави автоматично приложение с общо предназначение подходящо за детерминистична логика, блокировки или функции за безопасност.
Какво представлява индустриалният компютър (IPC)?
Индустриалният компютър е компютър с общо предназначение, проектиран, настроен или проверен за конкретна промишлена употреба. Спрямо офис компютър той може да предлага по-широк работен диапазон, друго охлаждане, промишлен монтаж, различни захранващи входове, по-дълга наличност на компоненти или обслужваем носител за данни. Проверете всяка характеристика в документацията.
Думата „индустриален“ не е сертификат. Поискайте температурен диапазон, допустима влажност, защита от проникване, когато е нужна, и резултати от изпитвания за удар и вибрации. Проверете допуските на захранването, издръжливостта на носителя за данни, електромагнитната съвместимост и стандартите зад всяко твърдение. Например IEC 61000-6-2:2016 определя общи изисквания за електромагнитна устойчивост на електрическо и електронно оборудване в промишлена среда, когато няма приложим продуктов стандарт. Това не доказва, че всяко устройство с етикет IPC отговаря на стандарта или е подходящо за всяка среда.
Един IPC може да служи като HMI, инженерна работна станция, визуален компютър, хост на edge приложение, шлюз или платформа за контролер. Неговата роля идва от инсталирания софтуер и системния дизайн, а не само от шасито.
Какви са разликите между edge шлюз, edge компютър и IPC?
| Измерение на решението | Индустриален периферен портал | Индустриален edge компютър | Индустриален компютър (IPC) |
|---|---|---|---|
| Първично описание | Свързване и роля на потока от данни | Роля на локално приложение-компютър | Хардуерна платформа за заявени индустриални условия |
| Типичен обхват | Дефинирано придобиване, превод, филтриране, буфериране, препращане | Множество услуги, приложения, бази данни, визуализация или анализи | Общи изчисления за HMI, edge, gateway, инженерство, визия или други роли |
| Гъвкавост на софтуера | Често ограничен, но зависим от продукта | Обикновено по-широк, но изисква управление на жизнения цикъл | Широка, ако операционната система и хардуерът го позволяват |
| Очакване за ресурс | Оразмерени за определен поток; може да варира в широки граници | Оразмерен за натоварвания на приложения и съхранение | Варира от компактни вградени системи до високопроизводителни компютри |
| Екологично значение | „Индустриалното“ все още изисква доказателства | „Индустриалното“ все още изисква доказателства | Предвидената характеристика, но точните оценки и тестове остават специфични за модела |
| Основен риск при избора | Приемаме неподдържани интерфейси или недостатъчно буфериране | Подценяване на операциите, съхранението или растежа на приложенията | Закупуването на излишен хардуер или поемането на етикета доказва пригодността на обекта |
| Припокриване | Може да се внедри на периферен компютър или IPC | Може да изпълнява задължения на шлюз и може да бъде изграден като IPC | Може да хоства работни натоварвания на шлюз или периферни изчисления |
Сравнението умишлено е базирано на роли. Едно устройство може да заема повече от една колона.
Коя опция отговаря на обичайните производствени сценарии?
Изберете решение със шлюз, когато…
Обменът е стабилен и ограничен между известни машини и определена цел. Почти не са нужни локални приложения. Интерфейсите и буферирането вече са проверени. В този случай специализиран шлюз може да намали броя на компонентите за управление, ако има осигурени актуализации и поддръжка на сигурността.
Изберете решение с edge компютър, когато…
Нужни са локални MES, SCADA, табла, съхранение, диагностика или няколко отделно управлявани услуги. Определете капацитета според измерения поток от данни, срока за съхранение, пиковото натоварване, ресурсите за актуализации и поведението при отказ. Средното използване на процесора по време на демонстрация не е достатъчно.
Разликата между MES и SCADA все още има значение в крайното внедряване. Ръководството за MES срещу SCADA обяснява техните отделни производствени и надзорни отговорности.
Изберете платформа с IPC, когато…
Нужни са изчисления с общо предназначение, а монтажът има конкретни изисквания към средата, механиката, захранването, закрепването, периферията или обслужването. IPC може да изпълнява ролята на edge компютър или шлюз. Проверете цялата монтирана система: захранване, носители за данни, конектори, разширителни карти, корпус, въздушен поток и кабели. Само спецификацията на компютъра не е достатъчна.
Използвайте отделни устройства, когато...
Рисковете, отговорностите, жизненият цикъл, капацитетът или мрежовите граници може да налагат отделни устройства. Шлюз с тесен обхват обслужва един поток, а отделен edge компютър изпълнява приложенията. Разделянето може да ограничи влиянието на тяхната поддръжка. То обаче добавя хардуер, актуализации, инвентар и наблюдение. Сравнете двата варианта. Нито обединяването, нито разделянето е винаги по-сигурно.
Какви изисквания да запишете преди избора?
Използвайте този контролен списък за точния обект и модел:
- Бизнес и оперативна задача: Какво решение, работен процес или запис позволява системата? Какво се случва, ако не е наличен?
- Натоварване на приложението: Услуги, операционна система, архитектура, процесор, памет, ускорение, зависимости, пиково поведение и бъдеща свобода.
- Натоварване с данни: Източници, стойности за секунда, пакети от събития, размер на записа, задържане, записи на ден и приемлива загуба.
- Интерфейси: Точни електрически/мрежови интерфейси, поддържани софтуерни роли и версии, лицензиране и доказателства за съответствие.
- Околна среда: Температура на мястото на монтаж, влажност, прах, вода, вибрации, удар, надморска височина, излагане на корозия и вентилация.
- Захранване и инсталиране: Входен обхват, преходни процеси, заземяване, нужди от UPS, корпус, монтаж на релса/панел/стойка, хлабини и облекчаване на напрежението на кабела.
- Наличност: Време за зареждане, поведение на пазач, повреда в хранилището, възстановяване на база данни, архивиране, резервна единица, време за възстановяване и безопасен влошен режим.
- Сигурност: Идентичност, най-малки привилегии, сигурно зареждане или надеждност на хардуера, където е необходимо, криптиране, ротация на ключове, регистриране, корекция и реакция при уязвимост.
- Жизнен цикъл: Период на поддръжка на ОС, поддръжка на приложения, наличност на компоненти, експортиране на конфигурация, възпроизводимо осигуряване и миграция в края на живота.
- Собственост: Кой наблюдава, одобрява промените, отговаря на аларми, възстановява резервни копия и поддържа инвентара на активите?
Матрицата за обществени поръчки трябва да разграничава „задължително“, „предпочитано“ и „неприложимо“, след което да свързва всеки задължителен ред с доказателство на доставчика или тест за приемане.
Как сигурността трябва да повлияе на хардуерното решение?
Edge устройствата често се докосват както до оперативни данни, така и до други мрежи, така че тяхното разположение може да създаде последваща граница на доверие. NIST SP 800-82 Rev. 3 препоръчва защита на OT, като се имат предвид неговите ограничения за производителност, надеждност и безопасност. IEC 62443-3-3 определя изискванията за сигурност на системата в рамките на подход на зони и канали.
Приложете принципите в проекта. Разрешете само нужните потоци. Отделете административния достъп от трафика на приложенията. Използвайте отделни идентичности. Изключете ненужните услуги и ограничете записването. Защитете данните за достъп, регистрирайте промените и пазете възстановими конфигурации. Определете как се тестват и инсталират актуализациите. Хардуерната защита не компенсира споделени пароли, неподдържана операционна система, неограничени маршрути или липса на резервни копия.
Удобната интеграция не трябва да заобикаля йерархията на управление. Edge приложението може да чете производствени данни или да изпраща одобрена заявка. PLC логиката и функциите за безопасност остават там, където са определени в инженерния проект.
Какви са ограниченията без връзка и при непълни данни?
„Работи без връзка“ не е достатъчно описание. Уточнете за колко време и при какви условия. Колко данни се буферират? Кои се изтриват първи? Времевите отметки от източника ли са или от получаването? Как се откриват дублирани записи? Какво става при пълно хранилище? Тествайте прекъсване на захранването по време на запис и възстановяване на мрежата след натрупване на буфер.
Разграничавайте неизвестно от спряло. Ако кабелът е изключен, отчитането на машината като спряла може да изкриви престоя и изчисленията на OEE. Системата трябва да различава отказ на приложение, отказ на интерфейс, некачествени данни, остарели данни и действително състояние на процеса.
Къде се вписва Orenda Box?
Orenda Box е малък edge компютър на обекта за настроени PLC и машинни данни и локални приложения. Може да изпълнява Orenda MES за история на работа и спиране, OEE, престои и отчети. Orenda SCADA използва настроените PLC тагове за табла, аларми и тенденции. PLC запазва управлението на машината.
Изберете Orenda Box, когато проектът се нуждае от локални приложения, както и от връзката машина-данни. Започнете с работното натоварване, контролера и интерфейсите, нуждите от съхранение и средата за монтиране. Специфичните за модела електрически и екологични спецификации влизат в проверката на инсталацията. Пилотен проект на една машина може да провери данните, приложението, рестартирането и работния процес на дистанционно обслужване, преди да го разшири към друго оборудване.
Превърнете работното натоварване в спецификация за покупка
За пренос на данни запишете интерфейса на контролера, измерванията в секунда, целта и нужния буфер при прекъсване. За локални MES или SCADA добавете версиите на приложенията, едновременните потребители, срока за съхранение и времето за рестартиране. И в двата случая запишете температурата в шкафа, захранването, монтажа и свободното място.
Сравнете тези изисквания с точния модел на устройството. Един и същ IPC може да изпълнява работа както на шлюз, така и на приложение, ако неговите интерфейси, софтуер и измерен капацитет отговарят на спецификацията.
