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“工业4.0”时代,传感器技术有哪些新变革?

发布时间:2019-02-18    来源:新战略机器人全媒体

从传感器到数据平台的集成

如今,传感器提供的已经不仅仅是数据。使用正确的接口和协议,可将有价值的附加信息也传输到平台上。通过合适的接口、通信模块和数据(语言)协议,传感器所有的数据信息,都可以在云系统或本地数据平台中被提供。即使在不了解传输技术的情况下,传感器的数据信息也能被处理,从而抽象化成通信通道。

传感器是将物理效应转换为电气信号或数字信息,使其可进一步被处理。实际上,传感器扮演着工厂和机器的感官器官,是工业4.0场景中的基石。

除了纯数据外,现代传感器还可以提供大量有价值的附加数据,例如传感器自身的特性或状态。也可以在线修改传感器相关参数,使其完美适应不同的应用。

双向通讯和数据协议十分必要,这可以将相关参数在线传输至传感器,并从传感器接收测量数据信息。接口和协议必须严格遵循适用的标准,以便实现无差错地使用来自不同制造商的产品。

IO-Link已成为传感器技术中“最后1厘米”的首选接口;而如EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP等基于以太网的技术可用于更复杂的设备。

倍加福集团注册使用了Sensorik4.0®商标,为描述此概念,并依据设计相应的产品。

在传感器的过程数据评估时,在闭合控制回路的应用中,必须考虑到数据处理的实时性。在这种情况下,因为存在严格的实时要求,这就要求PLC硬件能与数据通信必须完美结合使用。

对于传感器附加数据信息,其数据处理的实时性要求不高。但这些附加数据信息必须能长时间的被记录、存储和处理。

除了信号传输路径之外,还必须构建能到达数据平台的并行数据路径。为此,我们使用了边缘网关。边缘网关不仅可以通过控制模块和传感器、执行器、PLC建立通信,同时还可以与数据平台建立连接。这是通过使用支持发布/订阅机制的通讯协议来实现的,例如MQTT, AMQP, 或 OPC/UA with Pub/Sub extension。

数据平台,既可以在工厂内部的本地网络中运行,也可以作为在线云平台的解决方案。这些平台都具有结构化的数据库,用于存储传感器数据;并提供各种应用接口,用于数据访问。

通过应用编程接口(API),传感器数据可以访问并传输至平台,该接口是每个系统独有的。边缘网关为了能连接至此平台,也必须使用此平台的API。倍加福集团创建了一家子公司Neoception,为此类软件提供优质服务,使客户在选择数据平台时具有最大的灵活性。Neoception结合了传感器和IT技术的专业知识,并为市场上所有可用的云系统提供互联服务。

在传感器/执行器层级,有一系列不同的通信协议,但没有统一的语义集。对于每种类型的现场设备,必须根据特定的规则生成适当的命令,并且根据这些规则进行解释。现场设备的特定属性可在制造商随设备提供的描述文件(“设备描述”,简称DD)中找到。根据技术的不同,使用各种不同格式的描述文件(EDDL,GSD,GSDML,IODD等)。

连接现场设备的挑战是加载和解释设备描述,并使用一组通用语义集,使现场设备提供的数据可在数据平台中访问。理想情况下,即使不了解所使用的通信技术也可实现来自现场设备的数据访问。

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