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淺談冶金行業(yè)邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)建設(shè)

2020-08-18 09:31:00

  秦凱運(yùn)
  在建設(shè)冶金行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺過程中,在核心的制造環(huán)節(jié),以生產(chǎn)廠部為中心的邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)起到了非常關(guān)鍵的作用。冶金行業(yè)傳統(tǒng)的自動化和信息化系統(tǒng)架構(gòu)是L1-L4分層結(jié)構(gòu)模式,從機(jī)組級的基礎(chǔ)自動化、過程自動化,到廠級制造執(zhí)行系統(tǒng),再到全廠的產(chǎn)銷系統(tǒng),數(shù)據(jù)是分層傳遞的,相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)覆蓋范圍由窄到寬,數(shù)據(jù)的顆粒度也由細(xì)到粗,這種模式在過去幾十年基本能夠滿足各個層面業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求。
  隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智慧制造在冶金行業(yè)的落地、推進(jìn),云、邊、端的三層架構(gòu)被提出,有關(guān)邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的建設(shè)逐漸被鋼企用戶所認(rèn)可。但關(guān)于邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的功能和定位,當(dāng)前業(yè)內(nèi)普遍存在著兩種不同的觀點(diǎn)。
  第一種觀點(diǎn)認(rèn)為,邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)僅僅作為數(shù)據(jù)的采集、整理和應(yīng)用平臺而存在,在保證現(xiàn)有各控制系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下,從現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)中采集和抽取數(shù)據(jù),解決某一方面的特定需求,例如設(shè)備診斷、質(zhì)量分析、模型優(yōu)化等。
  第二種觀點(diǎn)認(rèn)為,邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)應(yīng)該以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的模式對傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu),例如使用微服務(wù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù),對已有控制系統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行全面升級改造,從而徹底優(yōu)化原有的控制和管理功能。只有這樣,才能徹底打破原有的數(shù)據(jù)孤島和數(shù)據(jù)分層模式,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和數(shù)據(jù)服務(wù)的統(tǒng)一調(diào)用。
  筆者認(rèn)為,以上兩種觀點(diǎn)各有其道理,鋼企應(yīng)結(jié)合企業(yè)和產(chǎn)線的具體情況,選擇適合自身的方式進(jìn)行建設(shè)。但在建設(shè)邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和改造現(xiàn)有自動化、信息化系統(tǒng)時(shí),應(yīng)當(dāng)注意以下幾個方面問題:
  第一,多重?cái)?shù)據(jù)采集的風(fēng)險(xiǎn)性。目前一個比較普遍的現(xiàn)象是,針對某一條產(chǎn)線,企業(yè)往往會因不同需求,先后策劃多個獨(dú)立的智慧制造相關(guān)項(xiàng)目,從而造成了重復(fù)的數(shù)據(jù)采集。而高頻的數(shù)據(jù)采集會大量占用PLC(可編程邏輯控制器)的通信資源,對在線控制系統(tǒng)形成明顯的通信負(fù)荷增長,嚴(yán)重影響系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。例如,設(shè)備診斷和工藝診斷系統(tǒng)通常需要采集大量的毫秒級數(shù)據(jù)。
  第二,高頻數(shù)據(jù)采集的可行性。由于智能工廠相關(guān)數(shù)據(jù)創(chuàng)新功能對數(shù)據(jù)采集的頻度提出了更高的要求,傳統(tǒng)的以太網(wǎng)、基于PLC驅(qū)動或者OPC等方式,往往無法滿足毫秒級高頻數(shù)據(jù)采集的需求。特別是針對西門子、三菱TMEIC(東芝三菱電機(jī)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會社)、日立、西馬克等品牌的控制系統(tǒng)和特殊儀表設(shè)備,實(shí)現(xiàn)高頻無擾的數(shù)據(jù)采集,通常有一定的技術(shù)門檻,往往會成為項(xiàng)目實(shí)施過程中的難點(diǎn)。
  第三,數(shù)據(jù)治理的規(guī)范性。通常原有生產(chǎn)自動化系統(tǒng)是面向機(jī)組的,數(shù)據(jù)在邊緣節(jié)點(diǎn)乃至今后的大數(shù)據(jù)中心匯聚以后,需要有統(tǒng)一規(guī)范,進(jìn)行統(tǒng)一治理。即將不同量綱、不同業(yè)務(wù)屬性、不同頻率的數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行建模,才能形成數(shù)據(jù)資產(chǎn),真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效利用。這就對各種異構(gòu)數(shù)據(jù)的長期存儲和高效查詢提出了更高的要求,包括高頻的時(shí)序數(shù)據(jù)、多源的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、海量的視頻圖片數(shù)據(jù)等。
  第四,對外發(fā)布數(shù)據(jù)的方式和性能。不同于傳統(tǒng)定制電文的數(shù)據(jù)交互模式,邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)在將數(shù)據(jù)匯聚整理后,應(yīng)當(dāng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)供應(yīng)能力,滿足不同的業(yè)務(wù)場景需求。一個強(qiáng)大的邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn),應(yīng)能實(shí)現(xiàn)高頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā),具備通用的數(shù)據(jù)服務(wù)接口、可配置的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)參數(shù)等。
  第五,數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和安全性。由于部署位置的特點(diǎn),無法對邊緣數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)云中心那樣的集中管控,不管是物理環(huán)境的安全還是網(wǎng)絡(luò)的安全,都將是邊緣節(jié)點(diǎn)需要面臨的重要問題。對于承載了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)功能的邊緣節(jié)點(diǎn),為了保證網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和安全性,建議獨(dú)立規(guī)劃和部署配置有工業(yè)防火墻的全廠控制網(wǎng),同時(shí)要考慮緊急情況下的異地災(zāi)難備援等措施。
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來源:中國冶金報(bào)-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

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