Centralizacja danych w chmurze - czyli koncepcja IoT na przykładzie rozwiązań firmy Weintek

Na początek wyjaśnijmy czym jest Internet rzeczy. IoT to koncepcja, wedle której jednoznacznie identyfikowalne przedmioty mogą pośrednio lub bezpośrednio gromadzić, przetwarzać lub wymieniać dane za

Na początek wyjaśnijmy czym jest Internet rzeczy. IoT to koncepcja, wedle której jednoznacznie identyfikowalne przedmioty mogą pośrednio lub bezpośrednio gromadzić, przetwarzać lub wymieniać dane za pośrednictwem sieci komputerowej. Weintek proponuje panele, w których zaimplementował dwa uniwersalne protokoły: MQTT i OPC UA.

MQTT to komunikacja trochę inna niż klasyczna – oparta o wzorzec Publisher / Subscriber. W takiej architekturze wiadomości wysyłane przez nadawców trafiają do serwera pośredniczącego, a nie bezpośrednio do odbiorców. Przy takim rozwiązaniu komunikacji nie występuje tzw. pulling – cykliczne odpytywanie serwera o to, czy pojawiły się nowe dane. Tutaj ten koncept został odwrócony o 180 stopni: serwer poinformuje zainteresowanych klientów o nowej wiadomości.

Implementacja MQTT opiera się o Topic Based, co oznacza, że wiadomość publikowana jest na tzw. temat. Klienci, którzy subskrybują dany temat otrzymają publikowane na nim wiadomości. Protokół MQTT jest bardzo popularny – wykorzystuje go m.in. Facebook w komunikatorze internetowym Messenger, Amazon w usłudze AWS IoT oraz szeroko pojęta dziedzina medycyny np. podczas komunikacji drogą radiową z rozrusznikami serca. AWS IoT to usługi Amazon – tak zwane Amazon Web service. Są to usługi chmurowe, a dokładniej platforma chmurowa, umożliwiająca podłączonym urządzeniom łatwą i bezpieczną interakcję z aplikacjami w chmurze i innymi urządzeniami.

Dioda RGB jako subskrybent MQTT

Zasada jest bardzo prosta – do serwera/brokera podłączają się klienci. Klient może wysłać wiadomość na dany temat lub odbierać wiadomość na wybranych przez siebie tematach. Można wydzielić następujące odpowiedzialności:

• Publisher: czyli nasz inteligentny przełącznik
• Nadawca wiadomości: podmiot publikujący dane na konkretnym temacie; dane publikowane przy użyciu protokołu MQTT są danymi tekstowymi – z łatwością możemy serializować strukturę danych do formatu xml
• Broker: czyli nasza aplikacja w chmurze lub na komputerze
• Serwer: pośrednik w komunikacji odpowiedzialny za dostarczenie wiadomości. Do brokera podłączają się Klienci w celu wysłania oraz odbierania danych. Serwer pośredniczący możemy wykorzystać z chmury np. Amazon lub zainstalować na własnym urządzeniu. Obecnie bardzo popularną aplikacją MGTT jest mosquito
• Subskrybent: inteligentna lampa diodowa RGB, czyli odbiorca wiadomości, podmiot nasłuchujący na wybranych tematach; jego rolą jest deserializacja danych

MQTT w chmurze AWS IoT wykorzystuje tzw. cieniowanie – subskrybent nie musi być online w momencie aktualizacji danych. Urządzenie po podłączeniu do sieci otrzymuje aktualne dane.

OPC UA

Kolejny protokół komunikacyjny, o którym warto wspomnieć to OPC UA. Jest to niezależny od dostawcy protokół komunikacyjny do zastosowań w automatyce przemysłowej. Jego działanie opiera się na tradycyjnej zasadzie Klient-Serwer i umożliwia sprawną komunikację pomiędzy poszczególnymi czujnikami czy serwomechanizmami poprzez SCADA, MES, ERP i chmury.

OPC UA jest to standard przemysłowy, który może zostać zaimplementowany na różnych systemach, na dowolnej platformie sprzętowej oraz przy użyciu wielu języków programowania. W tradycyjnej architekturze do sterownika podłączane są wszystkie sygnały wejściowe i wyjściowe, obsługiwane w systemie sterowania. Sterownik PLC nie jest potrzebny w każdej aplikacji, a nawet jeżeli jego zastosowanie jest wymagane, to niekoniecznie musi on obsługiwać wszystkie dostępne w systemie sygnały. Z tego względu idealnym rozwiązaniem z punktu widzenia IoT jest maksymalne skrócenie pionowej drabiny kolejnych urządzeń pośredniczących pomiędzy maszyną, a systemem informatycznym wykorzystującym dane.

OPC UA jest standardem umożliwiającym osiągnięcie tego celu, niezależnie od tego, czy urządzenia są spięte fizycznie w jedną sieć, czy też komunikują się ze sobą za pośrednictwem bramek sieciowych i chmury. Zastosowanie OPC UA pozwala, by każdy odbiorca danych mógł dowolnie z nich korzystać. OPC UA wypełnia lukę pomiędzy światem urządzeń informatycznych opartym na IP a światem hali produkcyjnej. Warto też wspomnieć o bezpieczeństwie, ponieważ organizacja OPC UA postawiła sobie za cel sprostanie tym wymogom i stworzenie rozwiązania zapewniającego bezpieczeństwo danych, np. poprzez mechanizmy uwierzytelnienia dostępu i szyfrowania komunikatów.

Bramka protokołu cMT-G02 Weintek

Wiele mobilnych urządzeń stosuje protokoły OPC UA, co pozwala na zdalny podgląd danych z dowolnego miejsca na świecie. Urządzenia Weintek mogą być zarówno Klientem jak i serwerem OPC UA. cMT-G02 od Weintek pozwala zbierać dane z urządzeń, wykorzystując ich własne protokoły i przesyłać dalej do nadrzędnych aplikacji za pomocą MQTT, OPC UA lub MODBUS TCP. Dzięki bezprzewodowemu połączeniu poprzez Wi-Fi możemy w łatwy sposób skomunikować urządzenie nawet w bardzo trudno dostępnych miejscach.

Urządzenie wspiera ponad 300 protokołów komunikacyjnych różnych producentów m.in.: Siemens, Schneider, Fatek. Pozwala ono monitorować stan urządzenia i zgłaszać stany alarmowe. Urządzenie pozwala także przechowywać receptury, bądź zmieniać parametry pracy na bieżąco w recepturach. Użytkownik może zdalnie połączyć się z urządzeniem będąc nawet poza fabryką, a przy pomocy programowania transparentnego może zmienić program w sterowniku PLC, który jest podpięty do urządzenia Weintek. Wszystkie dane zmienne procesowe mogą zostać zebrane i przesłane dalej uniwersalnym protokołem OPC UA lub MQTT. Dodatkowo dzięki usłudze EasyAccess możemy otrzymywać na telefon powiadomienia o stanach alarmowych i być zawsze na bieżąco

Dodatkowo zapraszamy do obejrzenia naszego webinaru „Przemysł 4.0 w akcji – przykłady zastosowań", w którym omawiamy panele operatorskie HMI z protokołami przeznaczonymi do komunikacji z chmurami obliczeniowymi.

Obserwuj nas na:

Facebooku – https://www.facebook.com/multiprojekt/​

LinkedIn – https://www.linkedin.com/company/multiprojekt

Instagramie – https://www.instagram.com/multiprojekt.pl/