20/11/2017
20/11/2017
Mô hình điện toán sương mù cho hệ thống IIoTMô hình điện toán sương mù cho hệ thống IIoT
Các chuyên gia đã cảnh báo rằng trong một vài năm tới, mô hình điện toán đám mây được triển khai trong nhiều hệ thống IIoT ngày nay không được trang bị để xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ từ hàng tỉ thiết bị IoT kết nối vào hệ thống mạng. Các thiết bị này cũng tạo ra dữ liệu với nhiều định dạng khác nhau sử dụng nhiều giao thức khác nhau khiến việc thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực trở nên khó khăn. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu hai mô hình thay thế cho mô hình điện toán đám mây: điện toán sương mù (fog computing) và điện toán ranh giới (edge computing) và thảo luận lý do vì sao các cong ty đầu tư ngày càng nhiều vào giải pháp theo hai mô hình trên.
Điện toán đám mây, điện toán sương mù, điện toán ranh giới
Điện toán đám mây trong IoT hướng đến xử lý dữ liệu tập trung. Ngược lại mô hình điện toán sương mù và điện toán ranh giới tập trung vào di chuyển sức mạnh điện toán, khả năng lưu trữ, điều khiển thiết bị và sức mạnh hệ thống mạng gần hơn tới thiết bị. Chìa khóa thành công của dự án IIoT là lựa chọn mô hình điện toán phù hợp nhất với nhu cầu của tổ chức. Điện toán sương mù là một thuật ngữ được định nghĩa bởi Cisco rằng được sử dụng để mô tả điện toán trên các thiết bị trong một lớp trung gian gọi là lớp sương mù giữa đám mây và các thiết bị IoT biên. Lớp sương mù bao gồm các điểm sương mù chủ yếu là các thiết bị điều khiển công nghiệp, các máy tính gateway, switch và thiết bị I/O cung cấp khả năng tính toán, lưu trữ và kết nối. Mô hình điện toán đám may mở rộng đám mây gần hơn tới phía biên của hệ thống mạng nơi các thiết bị được bố trí và tăng cường sự thông minh cho phía biên. Điện toán ranh giới tương tự như điện toán sương mù và hai thuật ngữ này thường được sử dụng thay thế cho nhau. Các giải pháp điện toán ranh giới tạo ra sự thông minh cho các thiết bị biên cho phép chúng xử lý và phân tích dữ liệu cục bộ.
Các điểm sương mù kết nối thiết bị biên tới đám mây
Dưới đây là một vài yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn mô hình điện toán cho ứng dụng IIoT
Đỗ trễ
Việc gửi tất cả các dữ liệu từ thiết bị lên đám mây phục vụ quá trình xử lý và phân tích có thể diễn ra tại một nơi nào đó trong khoảng thời gian từ vài phút đến vài ngày. Ví dụ, nếu các thiết bị IIoT tạo ra một terabyte (TB) dữ liệu một ngày, điều này có thể mất một vài ngày để gửi dữ liệu lên đám mây, xử lý và tạo ra những lợi ích từ dữ liệu này. Trong khoảng thời gian đó, cơ hội hành động dựa vào kết quả phân tích dữ liệu có thể bị bỏ lỡ. Các ứng dụng kinh doanh ngày nay đòi hỏi thời gian phản hồi nhanh trong khoảng một vài giây thậm chí là mili giây. Các ứng dụng đòi hỏi thời gian phản hồi nhanh như IoT công nghiệp cần xử lý dữ liệu ngay lập tức để có những hành động khắc phục kịp thời. So với mô hình điện toán đám mây, mô hình điện toán sương mù có thể tối thiểu hóa độ trễ, giúp nhanh chóng đưa ra quyết định. Truyền dữ liệu và chi phí băng thông Truyền một khối lượng dữ liệu khổng lồ từ vùng biên của hệ thống tới server đám mây có thể vô cùng tốn kém về mặt chi phí. Ví dụ, một ứng dụng khai thác dầu ngoài khơi thông thường có thể tạo ra 1 đến 2 TB dữ liệu mỗi ngày. Cách thông thường nhất cho ứng dụng này là truyền dữ liệu qua kết nối vệ tinh, tại đây tốc độ dữ liệu từ 64 Kbps to 2 Mbps.. Với tốc độ truyền dữ liệu như vậy, sẽ mất hơn 12 ngày để truyền dữ liệu của một ngày từ khu vực khai thác tới trung tâm. Hơn nữa, chi phí truyền dữ liệu tính theo ngày có thể dẫn đến chi phí truyền thông không ổn định về lâu dài.
Bảo mật
Việc gửi các dữ liệu nhạy cảm về quá trình hoạt động từ khu vực biên tới đám mây sẽ gây ra rủi ro cho các dữ liệu và thiết bị biên. Cần thiết lập các mức độ bảo mật khác nhau trong hệ thống IIoT để đảm bảo dữ liệu được truyền đi tới hệ thống lưu trữ đám mây. Xử lý dữ liệu ở khu vực biên giúp ngăn ngừa dữ liệu bị xâm nhập và giúp phản hồi nhanh chóng hơn.
Vận hành độc lập tại các khu vực xa xôi
Mô hình điện toán sương mù và điện toán ranh giới kích hoạt các địa điểm từ xa để giảm thiểu thời gian chết và vận hành độc lập khi kết nối với hệ thống trung tâm bị mất. Ví dụ, nếu mất kết nôi mạng và kết nối với đám mây bị ngắt, khu vực cấp trường có thể sử dụng năng lượng điện toán nội bộ để xử lý và phân tích dữ liệu. Dữ liệu đã xử lý có thể được gửi tới đám mây để lưu trữ lâu dài khi kết nối được khôi phục.
Moxa có thể giúp bạn hòa nhập vào làn sóng IIoT mới
Giải pháp Gateway IIoT của Moxa có thể giúp bạn nhanh chóng triển khai các dự án IIoT. Nó bao gồm máy tính UC-8112-LX, phần mềm ThingsPro Gateway và ThingsPro Server giúp đẩy nhanh tiến độ dự án IIoT cho các ứng dụng trên nền tảng đám mây cũng như xây dựng sự thông minh cục bộ tại khu vực biên. Giải pháp IIoT của Moxa có thể cung cấp:
- Tích hợp dễ dàng các hệ thống IT và OT
- Hỗ trợ giao thức Modbus và MQTT
- Hỗ trợ truyền thông 4G
- Tích hợp các giao diện client tới dịch vụ đám mây như AWS
- Kết nối bảo mật qua VPN
- C và Python APIs cho xử lý dữ liệu cục bộ
- Máy tính UC-8112 hỗ trợ điều khiển cục bộ
- Thiết kế thuận lợi cho mở rộng hệ thống trong tương lai.
Mô hình điện toán sương mù cho hệ thống IIoT
Các chuyên gia đã cảnh báo rằng trong một vài năm tới, mô hình điện toán đám mây được triển khai trong nhiều hệ thống IIoT ngày nay không được trang bị để xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ từ hàng tỉ thiết bị IoT kết nối vào hệ thống mạng. Các thiết bị này cũng tạo ra dữ liệu với nhiều định dạng khác nhau sử dụng nhiều giao thức khác nhau khiến việc thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực trở nên khó khăn. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu hai mô hình thay thế cho mô hình điện toán đám mây: điện toán sương mù (fog computing) và điện toán ranh giới (edge computing) và thảo luận lý do vì sao các cong ty đầu tư ngày càng nhiều vào giải pháp theo hai mô hình trên.
Điện toán đám mây, điện toán sương mù, điện toán ranh giới
Điện toán đám mây trong IoT hướng đến xử lý dữ liệu tập trung. Ngược lại mô hình điện toán sương mù và điện toán ranh giới tập trung vào di chuyển sức mạnh điện toán, khả năng lưu trữ, điều khiển thiết bị và sức mạnh hệ thống mạng gần hơn tới thiết bị. Chìa khóa thành công của dự án IIoT là lựa chọn mô hình điện toán phù hợp nhất với nhu cầu của tổ chức. Điện toán sương mù là một thuật ngữ được định nghĩa bởi Cisco rằng được sử dụng để mô tả điện toán trên các thiết bị trong một lớp trung gian gọi là lớp sương mù giữa đám mây và các thiết bị IoT biên. Lớp sương mù bao gồm các điểm sương mù chủ yếu là các thiết bị điều khiển công nghiệp, các máy tính gateway, switch và thiết bị I/O cung cấp khả năng tính toán, lưu trữ và kết nối. Mô hình điện toán đám may mở rộng đám mây gần hơn tới phía biên của hệ thống mạng nơi các thiết bị được bố trí và tăng cường sự thông minh cho phía biên. Điện toán ranh giới tương tự như điện toán sương mù và hai thuật ngữ này thường được sử dụng thay thế cho nhau. Các giải pháp điện toán ranh giới tạo ra sự thông minh cho các thiết bị biên cho phép chúng xử lý và phân tích dữ liệu cục bộ.
Các điểm sương mù kết nối thiết bị biên tới đám mây
Dưới đây là một vài yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn mô hình điện toán cho ứng dụng IIoT
Đỗ trễ
Việc gửi tất cả các dữ liệu từ thiết bị lên đám mây phục vụ quá trình xử lý và phân tích có thể diễn ra tại một nơi nào đó trong khoảng thời gian từ vài phút đến vài ngày. Ví dụ, nếu các thiết bị IIoT tạo ra một terabyte (TB) dữ liệu một ngày, điều này có thể mất một vài ngày để gửi dữ liệu lên đám mây, xử lý và tạo ra những lợi ích từ dữ liệu này. Trong khoảng thời gian đó, cơ hội hành động dựa vào kết quả phân tích dữ liệu có thể bị bỏ lỡ. Các ứng dụng kinh doanh ngày nay đòi hỏi thời gian phản hồi nhanh trong khoảng một vài giây thậm chí là mili giây. Các ứng dụng đòi hỏi thời gian phản hồi nhanh như IoT công nghiệp cần xử lý dữ liệu ngay lập tức để có những hành động khắc phục kịp thời. So với mô hình điện toán đám mây, mô hình điện toán sương mù có thể tối thiểu hóa độ trễ, giúp nhanh chóng đưa ra quyết định. Truyền dữ liệu và chi phí băng thông Truyền một khối lượng dữ liệu khổng lồ từ vùng biên của hệ thống tới server đám mây có thể vô cùng tốn kém về mặt chi phí. Ví dụ, một ứng dụng khai thác dầu ngoài khơi thông thường có thể tạo ra 1 đến 2 TB dữ liệu mỗi ngày. Cách thông thường nhất cho ứng dụng này là truyền dữ liệu qua kết nối vệ tinh, tại đây tốc độ dữ liệu từ 64 Kbps to 2 Mbps.. Với tốc độ truyền dữ liệu như vậy, sẽ mất hơn 12 ngày để truyền dữ liệu của một ngày từ khu vực khai thác tới trung tâm. Hơn nữa, chi phí truyền dữ liệu tính theo ngày có thể dẫn đến chi phí truyền thông không ổn định về lâu dài.
Bảo mật
Việc gửi các dữ liệu nhạy cảm về quá trình hoạt động từ khu vực biên tới đám mây sẽ gây ra rủi ro cho các dữ liệu và thiết bị biên. Cần thiết lập các mức độ bảo mật khác nhau trong hệ thống IIoT để đảm bảo dữ liệu được truyền đi tới hệ thống lưu trữ đám mây. Xử lý dữ liệu ở khu vực biên giúp ngăn ngừa dữ liệu bị xâm nhập và giúp phản hồi nhanh chóng hơn.
Vận hành độc lập tại các khu vực xa xôi
Mô hình điện toán sương mù và điện toán ranh giới kích hoạt các địa điểm từ xa để giảm thiểu thời gian chết và vận hành độc lập khi kết nối với hệ thống trung tâm bị mất. Ví dụ, nếu mất kết nôi mạng và kết nối với đám mây bị ngắt, khu vực cấp trường có thể sử dụng năng lượng điện toán nội bộ để xử lý và phân tích dữ liệu. Dữ liệu đã xử lý có thể được gửi tới đám mây để lưu trữ lâu dài khi kết nối được khôi phục.
Moxa có thể giúp bạn hòa nhập vào làn sóng IIoT mới
Giải pháp Gateway IIoT của Moxa có thể giúp bạn nhanh chóng triển khai các dự án IIoT. Nó bao gồm máy tính UC-8112-LX, phần mềm ThingsPro Gateway và ThingsPro Server giúp đẩy nhanh tiến độ dự án IIoT cho các ứng dụng trên nền tảng đám mây cũng như xây dựng sự thông minh cục bộ tại khu vực biên. Giải pháp IIoT của Moxa có thể cung cấp:
- Tích hợp dễ dàng các hệ thống IT và OT
- Hỗ trợ giao thức Modbus và MQTT
- Hỗ trợ truyền thông 4G
- Tích hợp các giao diện client tới dịch vụ đám mây như AWS
- Kết nối bảo mật qua VPN
- C và Python APIs cho xử lý dữ liệu cục bộ
- Máy tính UC-8112 hỗ trợ điều khiển cục bộ
- Thiết kế thuận lợi cho mở rộng hệ thống trong tương lai.
Mô hình điện toán sương mù cho hệ thống IIoT
20/11/2017
Các chuyên gia đã cảnh báo rằng trong một vài năm tới, mô hình điện toán đám mây được triển khai trong nhiều hệ thống IIoT […]
12/08/2017
12/08/2017
Tận dụng tối đa lợi thế của IIoT với bảo trì sớmTận dụng tối đa lợi thế của IIoT với bảo trì sớm
Ngày nay, Internet of Things (IoT) đang được áp dụng cho các ứng dụng công nghiệp - IIoT. Lĩnh vực này đang mở ra một kỷ nguyên mới về hiệu suất vận hành, trao đổi thông tin và tăng trưởng kinh tế. Những ý tưởng sáng tạo trong phương pháp thu thập, chuyển đổi và sử dụng dữ liệu nhằm gia tăng tăng hiệu quả và giảm thiểu chi phí đang được xây dựng và phát triển. IIoT đã thu hẹp khoảng cách giữa thực tại và thế giới số nhằm tạo ra một không gian kết hợp với tiềm năng không giới hạn. Ngoài ra, IIoT cũng thay đổi cách thức bảo trì dự giúp gia tăng độ tin cậy và thời gian hoạt động của thiết bị. Trong bài viết này, chúng ta xem xét tại sao các hệ thống máy tính là trụ cột tron IIoT và cách triển khai bảo trì sớm cho các máy tính có thể giúp cải thiện hoạt động và giảm thời gian chết. Vì sao Bảo trì sớm là cách duy nhất để dẫn đầu cuộc chơi? Dữ liệu là cốt lõi của các hệ thống hỗ trợ IIoT. Dữ liệu được thu thập từ các thiết bị biên chỉ mang lại giá trị khi có thể được xử lý ngay lập tức tại biên của hệ thống mạng nơi đặt các thiết bị và cảm biến mà không cần gửi tất cả dữ liệu đến một hệ thống tập trung. Khi dữ liệu từ các thiết bị biên không được xử lý tại chỗ, sẽ có tổn thất về mặt thời gian do phản hồi chậm. Trong hầu hết các trường hợp, thời gian trễ chỉ trong vài giây có thể gây ra sai lệch thời gian và làm lỗi thiết bị hàng loạt. Hầu hết các doanh nghiệp ngày nay đang cố gắng triển khai các máy tính thông minh tại phía biên của các hệ thống mạng công nghiệp để có thể thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu và trong một số trường hợp có thể điều khiển các thiết bị biên. Những máy tính này thường được đặt tại các vị trí không có người trực hoặc các khu vực xa. Nếu bất kỳ máy tính có vấn đề về hiêu năng hoạt động, sẽ gây ảnh hưởng đến vận hành của cả hệ thống. Các quy trình công nghiệp sẽ bị mất kiểm soát và các thiết bị công nghiệp ngừng hoạt động, dẫn đến tổn thất lớn về tài chính. Nếu một quy trình công nghiệp bị mất kiểm soát do không thể phát hiện và khắc phục kịp thời các vấn đề, có thể dẫn tới các sự cố làm giảm vòng đời hệ thống. Vì những lý do này, máy tính được sử dụng trong các hệ thống IIoT phải được coi trọng, đòi hỏi mức độ bảo trì cao hơn các thiết bị khác. Thông thường, các công ty bảo trì hệ thống sản xuất theo các quy trình thủ công tốn nhiều thời gian và tài nguyên. IIoT mang đến một mô hình hoàn thiện đối với việc vận hành và bảo dưỡng thiết bị công nghiệp. Thay vì bị động đợi thiết bị hỏng trước khi sửa chữa, hoặc lên kế hoạch bảo trì định kỳ mà đôi khi không cần thiết và gây gián đoạn hệ thống, các công ty đang áp dụng các chiến lược bảo trì sớm để duy trì ưu thế dẫn đầu cuộc chơi. Ví dụ, một công cụ bảo trì sớm cho máy tính có thể theo dõi và dự đoán được các vấn đề của máy tính và kích hoạt cảnh báo. Việc kích hoạt cảnh báo có thể dựa trên các giá trị ngưỡng đã xác định trước cho các thành phần quan trọng của máy tính như mức chiếm dụng CPU, RAM, ổ cứng, và nhiệt độ CPU. Việc sử dụng phân tích sớm cho phép người dùng xác định được các nguyên nhân của các rủi ro tiềm ẩn và kịp thời thực hiện các biện pháp khắc phục phù hợp. Chiến lược bảo trì sớm giúp xác định trước vấn đề và cho phép sửa chữa thiết bị theo kế hoạch đặt trước, do đó có thể kịp thời chuẩn bị vật tư và thiết bị để sửa chữa và giảm nhu cầu bảo trì đối với các bộ phận quan trọng. Thiết bị hư hỏng được thay thế trước khi xảy ra xuất hiện các vấn đề nghiêm trọng, và do vậy công việc bảo trì chỉ được thực hiện khi cần thiết giúp tăng khả năng sản xuất. Hơn nữa, bảo trì sớm có thể tiết kiệm 8% đến 12% chi phí so với bảo trì định kỳ. Làm thế nào để thực hiện bảo trì sớm cho các hệ thống IIoT? Trong quá khứ, việc thiết lập một chương trình bảo trì sớm đòi hỏi nhiều công đoạn không cần thiết. Mục tiêu của kế hoạch bảo trì sớm thành nhằm tiếp cận dữ liệu của mỗi thiết bị quan một cách dễ đang để theo dõi tình trạng hiện tại của thiết bị qua biểu đồ và lập kế hoạch bảo trì. Công cụ bảo trì sớm cho máy tính có thể giúp người vận hành theo dõi tình trạng máy tính để có các biện pháp bảo trì dự phòng trước nhằm tối đa hóa thời gian hoạt động của hệ thống. Một giao diện điều khiển được thiết kế tốt có thể giúp theo dõi các bộ phận máy tính quan trọng như CPU và dung lượng bộ nhớ. Chức năng cảnh báo có thể kích hoạt báo động âm thanh hoặc hình ảnh và SNMP trap khi các thông số vượt qua ngưỡng định trước. Hơn nữa, một số công cụ cũng cho phép bạn cấu hình để kích hoạt các cảnh báo này dựa trên tiêu chí do người dùng xác định. Các tính năng bổ sung hỗ trợ bảo trì sớm là:- Các chức năng giám sát từ xa dễ sử dụng
- Tương thích với hệ điều hành Windows hoặc Linux
- RESTful API cung cấp quyền truy cập vào các tham số chính
Trong phần này, chúng tôi minh họa tầm quan trọng của việc bảo trì sớm cho các ngành đường sắt, hàng hải và điện bằng cách sử dụng kịch bản điều khiển xa. Đường sắt: Trong một hệ thống trung chuyển tàu điện, các máy tính được triển khai rộng rãi trong các hệ thống điều khiển và ghi hình trên hệ thống. Do không gian bị giới hạn ở các khoang tàu, hệ thống máy tính thường được lắp đặt ở những nơi khó tiếp cận và bảo trì như tủ, ngăn dưới ghế hành khách, hoặc trên trần toa tàu. Để đảm bảo hệ thống vận hành trơn tru, trạng thái hiện thời của các máy tính (bộ nhớ, CPU, ổ cứng) phải được quản lý để tiến hành bảo trì sớm. 
Cầu biển: Hệ thống hiển thị biểu đồ điện tử và hệ thống thông tin (ECDIS) là một trong những hệ thống quan trọng nhất trên cầu tàu. Hệ thống ECDIS sẽ lấy thông tin thời gian thực từ các cảm biến lắp đặt trên thiết bị như bản ghi tốc độ, radar, tình trạng gió, AIS khi khi lên lịch trình đi cho tàu. Hệ thống kết hợp thông tin từ bộ cảm biến với thông tin về các khu vực nguy hiểm hoặc khu vực đặc biệt cần chú ý để xây dựng biểu đồ an toàn cho tàu. Do đó, một máy tính đáng tin cậy và bền rất quan trọng để chạy hệ thống ECDIS. Thông tin về tình trạng của máy tính ECDIS có thể được theo dõi bằng cách tích hợp dữ liệu của máy tính với hệ thống sử dụng API giám sát hoặc bằng các phương tiện khác. Ngoài ra, chức năng cảnh báo có thể được kích hoạt khi một tham số quan trọng vượt ngưỡng đặt trước. Một ví dụ là khi quá trình sử dụng CPU vượt quá ngưỡng do lỗi phần mềm hệ thống. Khi điều này xảy ra, một cảnh báo được gửi đi để những người vận hành có thể giải quyết vấn đề trước khi mọi chuyện trở nên mất kiểm soát. Tóm tắt lại những yêu cầu trong ngành hằng hải về hệ thống bảo trì sớm:- RESTful API để tích hợp chức năng giám sát máy tính với hệ thống ECDIS.
- Chức năng cảnh báo để giúp ngăn ngừa các vấn đề trước khi chúng xảy ra.
Ngành điện: Các trạm điện không có người điều khiển đang trở thành tiêu chuẩn tại các địa điểm ở xa, khó vận hành trực tiếp. Công cụ bảo trì sớm được yêu cầu để bảo trì các thiết bị quan trọng bao gồm máy tính, trong trạm không người và giám sát từ xa và kiểm soát thiết bị để đảm bảo rằng trạm biến áp hoạt động ổn định. 
Giải pháp của MOXA Giải pháp bảo trì sớm Proactive Self-Maintenance của Moxa giúp các doanh nghiệp theo dõi tình trạng các máy tính được triển khai trong các hệ thống hỗ trợ IIoT để thực hiện các biện pháp bảo dưỡng dự phòng, do đó tối ưu hóa thời gian hoạt động của hệ thống. Proactive Monitoring cung cấp một bảng điều khiển để theo dõi việc mức chiếm dụng CPU, dung lượng, ổ cứng, nhiệt độ hoạt động của CPU và bo mạch chủ, và giám sát nguồn dự phòng. Hệ thống có thể kích hoạt đầu ra rơ le để đưa ra báo động bằng hình ảnh hoặc âm thanh, và cũng có thể gửi các SNMP trap. Công cụ này có thể được cấu hình để kích hoạt các cảnh báo dựa trên các tiêu chí do người dùng xác định.- Giám sát từ xa chỉ với vài cú nhấp chuột: Proactive Monitoring cung cấp tiện ích dễ sử dụng để thiết lập ngưỡng và khoảng thời gian cho các bộ phận chính cần giám sát. Công cụ cho phép chỉ định loại cảnh báo được tạo ra (âm thanh, hình ảnh, SNMP trap)
- Công cụ dễ sử dụng: Proactive Monitoring được hỗ trợ trên cả hệ điều hành Windows và Linux.
- Tùy biến dễ dàng với các API: Đối với các nhà tích hợp hệ thống hoặc người dùng đã có giao diện điều khiển, Proactive Monitoring cung cấp các API để tích hợp dữ liệu dễ dàng.
Proactive Self-Maintenance hiện đã hỗ trợ các máy tính V2201, V2403, MC-1100, MC-7200 và DA. 
Máy tính công nghiệp của Moxa với giải pháp giám sát chủ động được tích hợp giúp bạn giảm chi phí bảo trì hệ thống từ xa và tối đa hóa thời gian hoạt động của hệ thống. Các máy tính công nghiệp Moxa x86 là sản phẩm của quy trình kỹ thuật hệ thống nghiệm ngặt được thiết kế theo nhu cầu của khách hàng. Moxa cung cấp một loạt các giải pháp máy tính mạnh mẽ và không quạt, bao gồm các máy tính lắp DIN nhỏ gọn như MC-1100 và V2201, V2403 và MC-7200, và dòng lắp rack DA. Tất cả các máy tính này có dải nhiệt độ rộng để đáp ứng các yêu cầu tự động hóa công nghiệp trong môi trường IIoT.
Tận dụng tối đa lợi thế của IIoT với bảo trì sớm
Ngày nay, Internet of Things (IoT) đang được áp dụng cho các ứng dụng công nghiệp - IIoT. Lĩnh vực này đang mở ra một kỷ nguyên mới về hiệu suất vận hành, trao đổi thông tin và tăng trưởng kinh tế. Những ý tưởng sáng tạo trong phương pháp thu thập, chuyển đổi và sử dụng dữ liệu nhằm gia tăng tăng hiệu quả và giảm thiểu chi phí đang được xây dựng và phát triển. IIoT đã thu hẹp khoảng cách giữa thực tại và thế giới số nhằm tạo ra một không gian kết hợp với tiềm năng không giới hạn. Ngoài ra, IIoT cũng thay đổi cách thức bảo trì dự giúp gia tăng độ tin cậy và thời gian hoạt động của thiết bị. Trong bài viết này, chúng ta xem xét tại sao các hệ thống máy tính là trụ cột tron IIoT và cách triển khai bảo trì sớm cho các máy tính có thể giúp cải thiện hoạt động và giảm thời gian chết. Vì sao Bảo trì sớm là cách duy nhất để dẫn đầu cuộc chơi? Dữ liệu là cốt lõi của các hệ thống hỗ trợ IIoT. Dữ liệu được thu thập từ các thiết bị biên chỉ mang lại giá trị khi có thể được xử lý ngay lập tức tại biên của hệ thống mạng nơi đặt các thiết bị và cảm biến mà không cần gửi tất cả dữ liệu đến một hệ thống tập trung. Khi dữ liệu từ các thiết bị biên không được xử lý tại chỗ, sẽ có tổn thất về mặt thời gian do phản hồi chậm. Trong hầu hết các trường hợp, thời gian trễ chỉ trong vài giây có thể gây ra sai lệch thời gian và làm lỗi thiết bị hàng loạt. Hầu hết các doanh nghiệp ngày nay đang cố gắng triển khai các máy tính thông minh tại phía biên của các hệ thống mạng công nghiệp để có thể thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu và trong một số trường hợp có thể điều khiển các thiết bị biên. Những máy tính này thường được đặt tại các vị trí không có người trực hoặc các khu vực xa. Nếu bất kỳ máy tính có vấn đề về hiêu năng hoạt động, sẽ gây ảnh hưởng đến vận hành của cả hệ thống. Các quy trình công nghiệp sẽ bị mất kiểm soát và các thiết bị công nghiệp ngừng hoạt động, dẫn đến tổn thất lớn về tài chính. Nếu một quy trình công nghiệp bị mất kiểm soát do không thể phát hiện và khắc phục kịp thời các vấn đề, có thể dẫn tới các sự cố làm giảm vòng đời hệ thống. Vì những lý do này, máy tính được sử dụng trong các hệ thống IIoT phải được coi trọng, đòi hỏi mức độ bảo trì cao hơn các thiết bị khác. Thông thường, các công ty bảo trì hệ thống sản xuất theo các quy trình thủ công tốn nhiều thời gian và tài nguyên. IIoT mang đến một mô hình hoàn thiện đối với việc vận hành và bảo dưỡng thiết bị công nghiệp. Thay vì bị động đợi thiết bị hỏng trước khi sửa chữa, hoặc lên kế hoạch bảo trì định kỳ mà đôi khi không cần thiết và gây gián đoạn hệ thống, các công ty đang áp dụng các chiến lược bảo trì sớm để duy trì ưu thế dẫn đầu cuộc chơi. Ví dụ, một công cụ bảo trì sớm cho máy tính có thể theo dõi và dự đoán được các vấn đề của máy tính và kích hoạt cảnh báo. Việc kích hoạt cảnh báo có thể dựa trên các giá trị ngưỡng đã xác định trước cho các thành phần quan trọng của máy tính như mức chiếm dụng CPU, RAM, ổ cứng, và nhiệt độ CPU. Việc sử dụng phân tích sớm cho phép người dùng xác định được các nguyên nhân của các rủi ro tiềm ẩn và kịp thời thực hiện các biện pháp khắc phục phù hợp. Chiến lược bảo trì sớm giúp xác định trước vấn đề và cho phép sửa chữa thiết bị theo kế hoạch đặt trước, do đó có thể kịp thời chuẩn bị vật tư và thiết bị để sửa chữa và giảm nhu cầu bảo trì đối với các bộ phận quan trọng. Thiết bị hư hỏng được thay thế trước khi xảy ra xuất hiện các vấn đề nghiêm trọng, và do vậy công việc bảo trì chỉ được thực hiện khi cần thiết giúp tăng khả năng sản xuất. Hơn nữa, bảo trì sớm có thể tiết kiệm 8% đến 12% chi phí so với bảo trì định kỳ. Làm thế nào để thực hiện bảo trì sớm cho các hệ thống IIoT? Trong quá khứ, việc thiết lập một chương trình bảo trì sớm đòi hỏi nhiều công đoạn không cần thiết. Mục tiêu của kế hoạch bảo trì sớm thành nhằm tiếp cận dữ liệu của mỗi thiết bị quan một cách dễ đang để theo dõi tình trạng hiện tại của thiết bị qua biểu đồ và lập kế hoạch bảo trì. Công cụ bảo trì sớm cho máy tính có thể giúp người vận hành theo dõi tình trạng máy tính để có các biện pháp bảo trì dự phòng trước nhằm tối đa hóa thời gian hoạt động của hệ thống. Một giao diện điều khiển được thiết kế tốt có thể giúp theo dõi các bộ phận máy tính quan trọng như CPU và dung lượng bộ nhớ. Chức năng cảnh báo có thể kích hoạt báo động âm thanh hoặc hình ảnh và SNMP trap khi các thông số vượt qua ngưỡng định trước. Hơn nữa, một số công cụ cũng cho phép bạn cấu hình để kích hoạt các cảnh báo này dựa trên tiêu chí do người dùng xác định. Các tính năng bổ sung hỗ trợ bảo trì sớm là:- Các chức năng giám sát từ xa dễ sử dụng
- Tương thích với hệ điều hành Windows hoặc Linux
- RESTful API cung cấp quyền truy cập vào các tham số chính
Cầu biển: Hệ thống hiển thị biểu đồ điện tử và hệ thống thông tin (ECDIS) là một trong những hệ thống quan trọng nhất trên cầu tàu. Hệ thống ECDIS sẽ lấy thông tin thời gian thực từ các cảm biến lắp đặt trên thiết bị như bản ghi tốc độ, radar, tình trạng gió, AIS khi khi lên lịch trình đi cho tàu. Hệ thống kết hợp thông tin từ bộ cảm biến với thông tin về các khu vực nguy hiểm hoặc khu vực đặc biệt cần chú ý để xây dựng biểu đồ an toàn cho tàu. Do đó, một máy tính đáng tin cậy và bền rất quan trọng để chạy hệ thống ECDIS. Thông tin về tình trạng của máy tính ECDIS có thể được theo dõi bằng cách tích hợp dữ liệu của máy tính với hệ thống sử dụng API giám sát hoặc bằng các phương tiện khác. Ngoài ra, chức năng cảnh báo có thể được kích hoạt khi một tham số quan trọng vượt ngưỡng đặt trước. Một ví dụ là khi quá trình sử dụng CPU vượt quá ngưỡng do lỗi phần mềm hệ thống. Khi điều này xảy ra, một cảnh báo được gửi đi để những người vận hành có thể giải quyết vấn đề trước khi mọi chuyện trở nên mất kiểm soát. Tóm tắt lại những yêu cầu trong ngành hằng hải về hệ thống bảo trì sớm:- RESTful API để tích hợp chức năng giám sát máy tính với hệ thống ECDIS.
- Chức năng cảnh báo để giúp ngăn ngừa các vấn đề trước khi chúng xảy ra.
Ngành điện: Các trạm điện không có người điều khiển đang trở thành tiêu chuẩn tại các địa điểm ở xa, khó vận hành trực tiếp. Công cụ bảo trì sớm được yêu cầu để bảo trì các thiết bị quan trọng bao gồm máy tính, trong trạm không người và giám sát từ xa và kiểm soát thiết bị để đảm bảo rằng trạm biến áp hoạt động ổn định. Giải pháp của MOXA Giải pháp bảo trì sớm Proactive Self-Maintenance của Moxa giúp các doanh nghiệp theo dõi tình trạng các máy tính được triển khai trong các hệ thống hỗ trợ IIoT để thực hiện các biện pháp bảo dưỡng dự phòng, do đó tối ưu hóa thời gian hoạt động của hệ thống. Proactive Monitoring cung cấp một bảng điều khiển để theo dõi việc mức chiếm dụng CPU, dung lượng, ổ cứng, nhiệt độ hoạt động của CPU và bo mạch chủ, và giám sát nguồn dự phòng. Hệ thống có thể kích hoạt đầu ra rơ le để đưa ra báo động bằng hình ảnh hoặc âm thanh, và cũng có thể gửi các SNMP trap. Công cụ này có thể được cấu hình để kích hoạt các cảnh báo dựa trên các tiêu chí do người dùng xác định.- Giám sát từ xa chỉ với vài cú nhấp chuột: Proactive Monitoring cung cấp tiện ích dễ sử dụng để thiết lập ngưỡng và khoảng thời gian cho các bộ phận chính cần giám sát. Công cụ cho phép chỉ định loại cảnh báo được tạo ra (âm thanh, hình ảnh, SNMP trap)
- Công cụ dễ sử dụng: Proactive Monitoring được hỗ trợ trên cả hệ điều hành Windows và Linux.
- Tùy biến dễ dàng với các API: Đối với các nhà tích hợp hệ thống hoặc người dùng đã có giao diện điều khiển, Proactive Monitoring cung cấp các API để tích hợp dữ liệu dễ dàng.
Máy tính công nghiệp của Moxa với giải pháp giám sát chủ động được tích hợp giúp bạn giảm chi phí bảo trì hệ thống từ xa và tối đa hóa thời gian hoạt động của hệ thống. Các máy tính công nghiệp Moxa x86 là sản phẩm của quy trình kỹ thuật hệ thống nghiệm ngặt được thiết kế theo nhu cầu của khách hàng. Moxa cung cấp một loạt các giải pháp máy tính mạnh mẽ và không quạt, bao gồm các máy tính lắp DIN nhỏ gọn như MC-1100 và V2201, V2403 và MC-7200, và dòng lắp rack DA. Tất cả các máy tính này có dải nhiệt độ rộng để đáp ứng các yêu cầu tự động hóa công nghiệp trong môi trường IIoT.Tận dụng tối đa lợi thế của IIoT với bảo trì sớm
12/08/2017
Ngày nay, Internet of Things (IoT) đang được áp dụng cho các ứng dụng công nghiệp – IIoT. Lĩnh vực này đang mở ra một kỷ […]
12/08/2017
12/08/2017
Các khuyến nghị khi triển khai mạng truyền thông IIoT công nghiệpCác khuyến nghị khi triển khai mạng truyền thông IIoT công nghiệp
Giới thiệu
Internet of Things trong công nghiệp (IoT) không chỉ một xu hướng mà nó đã trở thành một phần của cuộc sống. Càng ngày, con người bị thuyết phục với khái niệm về với khả năng kết nối tất cả các loại thiết bị với Internet. Tuy nhiên, thực hiện IoT công nghiệp không phải đơn giản trong vấn đề kết nối tất cả các thiết bị với nhau. Các công ty cần phải vượt qua nhiều thách thức trước khi đưa chiến lược IoT vào hoạt động. Bước đầu tiên để thực hiện chiến lược triển khai có hiệu quả xoay quanh môi trường hoạt động của tổ chức, bao gồm các thiết bị, ứng dụng và quy trình. Trong bài báo này, chúng tôi đồng hành cùng bạn. Chúng tôi đã đưa ra ba trường hợp để chỉ ra các yếu tố chính cần chú ý khi bắt đầu triển khai IoT trong công nghiệp. Hãy nhớ rằng, làm đúng ngay từ đầu sẽ giúp tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc. Trường hợp 1: Quản lý mạng không đồng nhất tại hiện trường Trường hợp 2: Cấu hình, triển khai và khắc phục sự cố, và bảo trì các thiết bị trên quy mô lớn Trường hợp 3: Thiết bị hư hỏng do nhiệt độ cao và nhiễu môi trường1. Trường hợp 1: Quản lý mạng không đồng nhất tại hiện trường
Trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp, việc thu thập dữ liệu từ các thiết bị hiện trường sẽ trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Nhiệt độ, tốc độ động cơ, trạng thái chạy/dừng, hoặc các đoạn hình ảnh video có thể được sử dụng để có được những thông tin mới để tăng khả năng vận hành hệ thống. Ví dụ: chúng ta có thể xác định cách tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, hiệu suất của dây chuyền sản xuất và thậm chí khi thực hiện bảo trì dự phòng để giảm thời gian ngừng hoạt động. Tuy nhiên, các thiết bị này thường sử dụng các giao thức khác nhau: một số sử dụng giao thức riêng của từng hãng sản xuất, trong khi thiết bị khác sử dụng giao thức tiêu chuẩn mở. Dù trường hợp nào, chúng ta cũng cần phải tìm một cách hiệu quả để chuyển đổi qua lại giữa một hoặc nhiều giao thức. Khuyến nghị:- Chọn các giao thức thích hợp.
- Tích hợp các phương tiện truyền thông và các giao thức khác nhau có hiệu quả.
- Quản lý các giao thức riêng.
1.1. Chọn các giao thức thích hợp
Nhiều giao thức khác nhau được sử dụng trong các thiết bị trường khác nhau, và mỗi giao thức có các tính năng riêng để đáp ứng các mục đích cụ thể. Ví dụ, Modbus RTU/ASCII rất đơn giản, dễ sử dụng và chi phí thấp. Nếu bạn chỉ cần thu thập dữ liệu vài giây hoặc thậm chí lâu hơn, Modbus là giao thức thích hợp để thực hiện. Nhưng nếu bạn muốn trao đổi dữ liệu mỗi 10 mili giây, thì PROFIBUS là giải pháp và chọn lựa tốt hơn. Tuy chi phí hơn, nhưng PROFIBUS đáng tin cậy trong các ứng dụng quan trọng thời gian. Yêu cầu của bạn nên xác định giải pháp phù hợp nhất cho hoạt động thực tế. Bởi vì, Ethernet đã được thiết lập tốt, nên các giao thức dựa trên Ethernet đang được sử dụng thường xuyên hơn tại hiện trường. Hầu hết các giao thức dựa trên Ethernet là các giao thức chuẩn mở như: Modbus/TCP, PROFINET, OPC UA trong tự động hóa hoặc ONVIF trong video. Khi bạn thiết kế một hệ thống mới, hoặc nâng cấp một hệ thống hiện có, cần đảm bảo thiết bị trường của bạn hỗ trợ các giao thức chuẩn mở để chúng có thể tương tác với các thiết bị từ các nhà cung cấp khác1.2. Tích hợp các phương tiện truyền thông và các giao thức khác nhau có hiệu quả
Tại hiện trường, toàn bộ mạng có thể được phân tách thành: lớp trường, lớp điều khiển và lớp giám sát. Mỗi lớp có thời gian đáp ứng và các yếu tố môi trường khác nhau. Bạn có thể sử dụng các giao thức khác nhau để đáp ứng các yêu cầu của mỗi trong lớp tương ứng. Sau khi chọn đúng các loại giao thức, bước tiếp theo là thu thập thông tin từ các thiết bị này với các giao thức khác nhau. Sử dụng một gateway thường là giải pháp tốt nhất cho việc tích hợp này. Ví dụ, gateway có thể chuyển đổi một giao thức lớp trường (ví dụ: Modbus RTU của đồng hồ) sang giao thức lớp điều khiển (ví dụ: EtherNet/IP hoặc PROFINET PLC trong lớp điều khiển). 
Để đáp ứng các yêu cầu hoạt động trong môi trường công nghiệp, các thiết bị truyền dẫn khác nhau có thể được sử dụng để xây dựng hệ thống truyền thông tin cậy nhất. Ví dụ, cáp quang được sử dụng cho truyền thông Modbus RTU bởi vì có thể mở rộng khi truyền thông tin với khoảng cách dài. Trong trường hợp nhiễu điện tử quá cao, cáp quang cũng là sự lựa chọn hợp lý. Vì vậy, khi bạn lên kế hoạch cho hệ thống, điều quan trọng là đảm bảo rằng nhà cung cấp có thể cung cấp một giải pháp khả thi đối với bất kỳ vấn đề truyền thông nào. Hệ thống bao gồm các giao diện thiết bị khác nhau (RS-232,RS-485, I/O từ xa), các giao diện mạng khác nhau (sợi quang, Ethernet, không dây) và hỗ trợ các giao thức khác nhau (fieldbus, OPC UA, ONVIF). Một giải pháp hoàn chỉnh có thể tiết kiệm rất nhiều thời gian trong tích hợp hệ thống.1.3. Quản lý các giao thức riêng
Chúng ta đã nói rất nhiều về các giao thức tiêu chuẩn. Tuy nhiên, một số lượng lớn các thiết bị hiện có sử dụng giao thức riêng. Trong hầu hết các trường hợp, giao diện kết nối có kiểu nối tiếp. Tuy nhiên, vì lý do nào đó, các giao thức vốn rất phổ biến như Modbus RTU hoặc DF1 lại không được sử dụng. Các thiết bị này có thể là đồng hồ đo công suất hay thiết bị đọc mã vạch. Để kết nối thiết bị với mạng Ethernet, cần sử dụng bộ chuyển đổi serial-to-Ethernet, được gọi trong công nghiệp với tên máy chủ thiết bị nối tiếp (Serial Device Server). Hai loại giao diện được hỗ trợ: giao diện nối tiếp ở một đầu, và giao diện Ethernet ở đầu còn lại. Các bộ chuyển đổi có thể hỗ trợ cổng COM ảo để chúng hoạt động như một cổng COM trong hệ thống SCADA; thậm chí bạn có thể sử dụng hệ thống SCADA hiện tại mà không cần phải xây dựng lại. Bộ chuyển đổi cũng hỗ trợ chế độ "raw socket", có thể truyền dữ liệu nối tiếp tới các gói tin TCP hoặc UDP. Hầu hết các máy chủ SCADA hoặc OPC hỗ trợ trình điều khiển hoặc thư viện đặc biệt để làm việc với các bộ chuyển đổi serial-to-Ethernet tương thích với giao thức riêng này. Chúng ta cũng phải xử lý giao thức theo cách thủ công như trước, nhưng các máy chủ thiết bị nối tiếp có thể giúp truyền dữ liệu sang mạng Ethernet. 
2. Trường hợp 2: Cấu hình, triển khai, khắc phục sự cố, và duy trì hoạt động các thiết bị trên quy mô lớn
Trước khi bắt đầu triển khai IIoT, cần trả lời câu hỏi: tôi làm cách nào để quản lý các thiết bị khác nhau từ các nguồn khác nhau trên cùng một mạng? Các thiết bị để thu thập dữ liệu từ các thiết bị tại hiện trường sẽ hoạt động trơn chu. Và việc quản lý cả mớ các công cụ là vấn đề phức tạp. Cần lưu ý: khả năng triển khai hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn thiết bị có nguồn gốc từ các nhà cung cấp khác nhau tại hiện trường dẫn đến tình trạng phức tạp. Những việc cần làm sau khi mua thiết bị (các việc cần làm và không bị giới hạn): thử nghiệm, sao lưu tập tin cấu hình, triển khai, xử lý sự cố, truy cập từ xa và nâng cấp, và theo dõi thiết bị. Nếu các thiết bị này được lắp đặt tại các địa điểm xa trung tâm, sẽ dẫn đến chi phí vận hành và bảo trì có thể tăng lên rất nhiều. Do đó, việc lập kế hoạch và kiểm tra rất cần thiết trước khi triển khai thiết bị để đảm bảo chi phí bảo trì thấp trong tương lai. Có một tin vui, đó là các nhà cung cấp mang đến một giải pháp đơn giản và tốn ít thời gian hơn. IoT công nghiệp có thể giúp người dùng có thể quản lý số lượng lớn thiết bị bằng cách cung cấp công cụ cấu hình tiện dụng, phần mềm quản lý thiết bị hoặc khắc phục sự cố các tiện ích, giúp giảm tổng chi phí cho toàn bộ hệ thống IoT công nghiệp. Để cung cấp cho bạn khái niệm tổng thể về phần mềm nào có thể được sử dụng để dễ dàng quản lý các thiết bị này, chúng tôi sẽ xây dựng một số mẹo để đánh giá các giải pháp của các nhà cung cấp IIoT khác nhau. Lời khuyên:- Sử dụng giao diện web cấu hình thiết bị thân thiện với người dùng và một tiện ích để cấu hình nhanh hơn.
- Triển khai và khắc phục sự cố của một số lượng lớn thiết bị hiệu quả.
- Giám sát và duy trì hoạt động nhiều thiết bị tại các địa điểm từ xa.
2.1. Sử dụng giao diện web cấu hình thiết bị thân thiện với người dùng và phần mềm tiện ích để cấu hình nhanh hơn
Cấu hình một thiết bị đơn lẻ sẽ luôn đơn giản, nhưng lại là một câu chuyện khác khi thực hiện cấu hình nhiều thiết bị. Web console là một công cụ cấu hình tốt và quan trọng, không chỉ cho cấu hình mà còn cho các mục đích bảo trì. Web console thân thiện với người dùng sẽ hướng dẫn bạn toàn bộ quá trình thiết lập trên một thiết bị duy nhất. Tất cả những gì cần là một máy tính được trang bị Ethernet và một trình duyệt web. Khi thực hiện nhiệm vụ bảo trì, một kỹ sư hiện trường chỉ cần một máy tính xách tay và cáp Ethernet, mà không cần cài đặt bất kỳ phần mềm nào, có thể dễ dàng kiểm tra và cấu hình thiết bị tại một địa điểm từ xa. Tiện ích dựa trên Windows rất hữu ích khi yêu cầu cấu hình nhiều thiết bị đồng thời. Tiện ích cần cung cấp chức năng tự động tìm kiếm các thiết bị đã được kết nối với mạng. Hơn nữa, tiện ích có thể giúp nhân bản cấu hình như một file mẫu cho nhiều thiết bị khác tương tự được kết nối trong mạng, trong đó các cài đặt chỉ đơn giản là thay đổi địa chỉ IP hoặc tên thiết bị. Một tiện ích thân thiện với người sử dụng cũng nên cung cấp một chức năng mapping (thiết lập) giao thức nhanh, có thể tiết kiệm thời gian cho các kỹ sư vì họ sẽ không cần phải tham khảo các địa chỉ đã được công bố trong các hướng dẫn sử dụng của các nhà cung cấp khác nhau. Công cụ cấu hình offline cung cấp tính năng cấu hình cho thiết bị mà không yêu cầu bạn phải mua thiết bị hoặc kết nối trực tiếp vào thiết bị. Người dùng chỉ cần tải về một công cụ cấu hình offline từ trang web của nhà cung cấp, cài đặt nó trên máy tính và bắt đầu cấu hình thiết bị ngay lập tức. Điều này có thể giúp người dùng xác định các chức năng của thiết bị có đáp ứng cho các ứng dụng của họ hay không mà không phải tốn tiền khi mua thiết bị không đáp ứng yêu cầu. Chúng ta lấy ví dụ khi làm việc với một bộ điều khiển logic. Người sử dụng gặp khó khăn trong việc phải đọc một bảng dữ liệu hoặc hướng dẫn sử dụng để kiểm soát thiết bị. Công cụ cấu hình offline sẽ cung cấp chức năng mô phỏng của thiết bị, giúp kiểm tra cấu hình có chính xác hay không trước khi tải xuống thiết bị để phòng ngừa bất kỳ sự cố nào khi triển khai tại địa điểm xa.2.2. Triển khai và khắc phục sự cố của một số lượng lớn thiết bị một cách hiệu quả
Cài đặt một thiết bị từ xa là khá dễ dàng, nhưng để xác nhận các thiết bị đang chạy một cách chính xác không đơn giản. Đôi khi các thiết bị được cấu hình vượt qua việc thử nghiệm trong môi trường văn phòng, nhưng vẫn cố thể xẩy ra vấn đề tại hiện trường. Vấn đề có thể liên quan đến phần cứng hoặc phần mềm, và kỹ sư hiện trường đôi khi không đủ kiến thức để làm rõ ngay và khắc phục sự cố trong quá trình cài đặt tại hiện trường. Công cụ phân tích và khắc phục sự cố có thể giúp chẩn đoán sự cố trên thiết bị hoặc ghi lại tất cả lệnh và các đáp ứng đi qua thiết bị, hỗ trợ kỹ sư xác định ra nguyên nhân gốc rễ của sự cố. Nếu vấn đề có thể được giải quyết nhanh chóng sẽ tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công. Ngoài ra, khi đẩy nhanh quá trình cài đặt sẽ mang lại kết quả yêu cầu sớm hơn cho người dùng.2.3. Giám sát và duy trì hoạt động nhiều thiết bị tại các địa điểm hiện trường xa trung tâm
Làm thế nào chúng ta có thể đảm bảo rằng hàng trăm hoặc hàng nghìn thiết bị luôn chạy trơn tru và chính xác tại hiện trường xa trung tâm? Tai nạn và sự cố có thể xảy ra và gây lỗi hệ thống. Kỹ sư trong phòng điều khiển cần phải được thông báo ngay lập tức để họ có thể phản ứng kịp thời để giảm nhẹ tác động tiêu cực. Giải pháp lý tưởng là các kỹ sư cần phải có một cảnh báo trước khi lỗi xảy ra trong một hệ thống để có kế hoạch dự phòng trước, đảm bảo cho hệ thống chính chạy. Phần mềm SCADA được thiết kế để theo dõi và kiểm soát từ xa hệ thống chính, nhưng không cho tất cả các thiết bị IIoT trong hệ thống. Công cụ quản lý thiết bị tiện dụng cần cung cấp tổng quan về trạng thái tích hợp cho tất cả các thiết bị được kết nối tại tại hiện trường xa trung tâm, chẳng hạn như trạng thái hoạt động, phiên bản phần mềm và thông số cấu hình cài đặt. Công cụ cần cung cấp công cụ có thể cấu hình thiết bị từ một phòng trung tâm mà không cần kỹ sư đến tận nơi và có thể cập nhật cấu hình mà không làm gián đoạn hoạt động của thiết bị. Ngoài ra, công cụ quản lý thiết bị cần cung cấp khả năng truy cập từ xa và nâng cấp phần mềm từ một phòng trung tâm để giảm chi phí nhân công bảo trì. Công cụ cũng sẽ giúp quản lý firmware và các phiên bản cấu hình thiết bị để đảm bảo tính tin cậy và chính xác cấu hình của thiết bị.3. Trường hợp 3: Thiết bị bị hư hỏng do nhiệt độ cực cao và các yếu tố môi trường
Can thiệp: Rất nhiều thiết bị IoT công nghiệp nằm trong môi trường với thời tiết và điều kiện lắp đặt khắc nghiệt như: nhiệt độ cao, nhiễu điện từ cao, rung xóc quá mức, bụi bẩn, độ ẩm cao và nhiều yếu tố khác gây ảnh hưởng lớn đến độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị. Do đó, điều quan trọng là chọn thiết bị tin cậy để đảm bảo hoạt động không bị gián đoạn do thiết bị hỏng. Lời khuyên:- Đánh giá môi trường lắp đặt để lựa chọn các thiết bị phù hợp cho công nghiệp
- Xem lại các báo cáo kiểm tra và biên bản quá trình sản xuất.
- Đánh giá về thời gian trung bình giữa 2 lần lỗi MTBF và tỷ lệ hư hỏng được yêu cầu bảo hành.
3.1. Đánh giá môi trường lắp đặt để lựa chọn các thiết bị công nghiệp phù hợp
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều thiết bị lắp trong môi trường công nghiệp. Hầu hết thiết bị có một thiết kế đặc biệt cho từng ứng dụng hệ thống và được ngành công nghiệp phê duyệt và chứng nhận. Việc tiếp theo là chọn thiết bị có thể tối ưu hóa phù hợp với hoạt động nhiều nhất vì mỗi thiết bị có thiết kế và tính năng riêng. Do hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị ảnh hưởng đến chi phí và hiệu quả của hoạt động hệ thoogns lâu dài, nên việc lựa chọn đúng là vô cùng quan trọng. Điều đầu tiên cần xem xét là môi trường mà thiết bị làm việc. Phạm vi nhiệt độ là gì? Bảo vệ điện từ/tăng áp là gì? Thiết bị sẽ được cài đặt ngoài trời hoặc trong nhà? Môi trường có nước hay bụi không? Rung động có xảy ra? Từ những chi tiết này, có thể xác định những yêu cầu kỹ thuật môi trường đối với một thiết bị. Thông thường, các thiết bị với các thông số kỹ thuật thiết kế chịu đựng cao hơn, như nhiệt độ hoạt động -40 đến 75°C, bảo vệ nước và bụi IP66/ 67/68, và mức EMI/ xung mức 4 là thích hợp cho hầu hết các môi trường ngoài trời. Nhưng những thiết bị này đều không có giá rẻ. Việc chọn thiết bị có các thông số thiết kế chắc chắn nhất dựa trên môi trường sử dụng có thể tối đa hóa ROI cho hệ thống công nghiệp.3.2. Xem xét các báo cáo về kiểm tra và biên bản quá trình sản xuất sản phẩm
Bạn có chắc các thiết bị bạn chọn thực sự là loại công nghiệp? Để chắc chắn, bạn cần phải làm là đọc các báo cáo thử nghiệm và đánh giá quá trình sản xuất. Những đặc điểm thiết kế thường có các tiêu chí khác nhau cho các môi trường khác nhau và được xác nhận bởi các chứng nhận và tiêu chuẩn khác nhau. Hãy lấy chứng nhận UL làm ví dụ: UL 60950-1 áp dụng cho các thiết bị được sử dụng trong nhà, trong khi UL 60950-22 dành riêng cho các thiết bị sử dụng ngoài trời. Đây là tiêu chuẩn trong công nghiệp, và hầu hết các thiết bị công nghiệp phải có thông tin này trong bảng dữ liệu hoặc trong hướng dẫn sử dụng.3.3. Tỷ lệ MTBF và RMA
Bảo trì cũng là một vấn đề quan trọng trong các hệ thống công nghiệp. Do đó, độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị cần được xem xét. Hiện tại, phương pháp phổ biến nhất để đánh giá độ tin cậy của thiết bị là MTBF (thời gian trung bình giữa các lỗi). Rõ ràng, thiết bị có giá trị MTBF cao nhất đáng tin cậy hơn các thiết bị có giá trị MTBF thấp hơn. Tuy nhiên, khi so sánh các giá trị MTBF giữa các thiết bị khác nhau, bạn cần phải xác minh liệu các tiêu chuẩn tính toán và cấu hình của các thiết bị là như nhau. MTBF là giá trị lý thuyết: nó không có nghĩa là thiết bị sẽ không bị hỏng trong khoảng thời gian được chỉ ra bởi MTBF. Do đó, chúng tôi khuyên bạn nên hỏi nhà cung cấp về tỷ lệ yêu cầu bảo hành (RMA) để tham khảo. Các giải pháp của Moxa Moxa cung cấp các giải pháp hoàn chỉnh cho giải pháp kết nối thiết bị, bao gồm các máy chủ thiết bị, bộ chuyển đổi sợi quang, I/O và camera IP. Các giải pháp này được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu môi trường công nghiệp, ví dụ như chống nhiễu cao, dải nhiệt độ rộng, và thiết kế lắp DIN-rail. Các giao thức tiêu chuẩn cũng được hỗ trợ, chẳng hạn như Modbus TCP, PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP, OPC UA và ONVIF cho máy ảnh IP. Moxa cung cấp phần mềm máy chủ OPC UA để đơn giản hóa việc tích hợp hệ thống SCADA. Ngoài ra, ActiveX control SDK cho camera IP, cùng với thiết bị video, để tích hợp dễ dàng và đơn giản cho màn hình trực tiếp và bộ ghi hình video trong các hệ thống SCADA. Tất cả các giải pháp Moxa đều cung cấp giao diện cấu hình qua web hoặc tiện ích thân thiện với người dùng giúp hoàn tất việc cấu hình nhanh chóng và dễ dàng.
Các khuyến nghị khi triển khai mạng truyền thông IIoT công nghiệp
Giới thiệu
Internet of Things trong công nghiệp (IoT) không chỉ một xu hướng mà nó đã trở thành một phần của cuộc sống. Càng ngày, con người bị thuyết phục với khái niệm về với khả năng kết nối tất cả các loại thiết bị với Internet. Tuy nhiên, thực hiện IoT công nghiệp không phải đơn giản trong vấn đề kết nối tất cả các thiết bị với nhau. Các công ty cần phải vượt qua nhiều thách thức trước khi đưa chiến lược IoT vào hoạt động. Bước đầu tiên để thực hiện chiến lược triển khai có hiệu quả xoay quanh môi trường hoạt động của tổ chức, bao gồm các thiết bị, ứng dụng và quy trình. Trong bài báo này, chúng tôi đồng hành cùng bạn. Chúng tôi đã đưa ra ba trường hợp để chỉ ra các yếu tố chính cần chú ý khi bắt đầu triển khai IoT trong công nghiệp. Hãy nhớ rằng, làm đúng ngay từ đầu sẽ giúp tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc. Trường hợp 1: Quản lý mạng không đồng nhất tại hiện trường Trường hợp 2: Cấu hình, triển khai và khắc phục sự cố, và bảo trì các thiết bị trên quy mô lớn Trường hợp 3: Thiết bị hư hỏng do nhiệt độ cao và nhiễu môi trường1. Trường hợp 1: Quản lý mạng không đồng nhất tại hiện trường
Trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp, việc thu thập dữ liệu từ các thiết bị hiện trường sẽ trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Nhiệt độ, tốc độ động cơ, trạng thái chạy/dừng, hoặc các đoạn hình ảnh video có thể được sử dụng để có được những thông tin mới để tăng khả năng vận hành hệ thống. Ví dụ: chúng ta có thể xác định cách tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, hiệu suất của dây chuyền sản xuất và thậm chí khi thực hiện bảo trì dự phòng để giảm thời gian ngừng hoạt động. Tuy nhiên, các thiết bị này thường sử dụng các giao thức khác nhau: một số sử dụng giao thức riêng của từng hãng sản xuất, trong khi thiết bị khác sử dụng giao thức tiêu chuẩn mở. Dù trường hợp nào, chúng ta cũng cần phải tìm một cách hiệu quả để chuyển đổi qua lại giữa một hoặc nhiều giao thức. Khuyến nghị:- Chọn các giao thức thích hợp.
- Tích hợp các phương tiện truyền thông và các giao thức khác nhau có hiệu quả.
- Quản lý các giao thức riêng.
1.1. Chọn các giao thức thích hợp
Nhiều giao thức khác nhau được sử dụng trong các thiết bị trường khác nhau, và mỗi giao thức có các tính năng riêng để đáp ứng các mục đích cụ thể. Ví dụ, Modbus RTU/ASCII rất đơn giản, dễ sử dụng và chi phí thấp. Nếu bạn chỉ cần thu thập dữ liệu vài giây hoặc thậm chí lâu hơn, Modbus là giao thức thích hợp để thực hiện. Nhưng nếu bạn muốn trao đổi dữ liệu mỗi 10 mili giây, thì PROFIBUS là giải pháp và chọn lựa tốt hơn. Tuy chi phí hơn, nhưng PROFIBUS đáng tin cậy trong các ứng dụng quan trọng thời gian. Yêu cầu của bạn nên xác định giải pháp phù hợp nhất cho hoạt động thực tế. Bởi vì, Ethernet đã được thiết lập tốt, nên các giao thức dựa trên Ethernet đang được sử dụng thường xuyên hơn tại hiện trường. Hầu hết các giao thức dựa trên Ethernet là các giao thức chuẩn mở như: Modbus/TCP, PROFINET, OPC UA trong tự động hóa hoặc ONVIF trong video. Khi bạn thiết kế một hệ thống mới, hoặc nâng cấp một hệ thống hiện có, cần đảm bảo thiết bị trường của bạn hỗ trợ các giao thức chuẩn mở để chúng có thể tương tác với các thiết bị từ các nhà cung cấp khác1.2. Tích hợp các phương tiện truyền thông và các giao thức khác nhau có hiệu quả
Tại hiện trường, toàn bộ mạng có thể được phân tách thành: lớp trường, lớp điều khiển và lớp giám sát. Mỗi lớp có thời gian đáp ứng và các yếu tố môi trường khác nhau. Bạn có thể sử dụng các giao thức khác nhau để đáp ứng các yêu cầu của mỗi trong lớp tương ứng. Sau khi chọn đúng các loại giao thức, bước tiếp theo là thu thập thông tin từ các thiết bị này với các giao thức khác nhau. Sử dụng một gateway thường là giải pháp tốt nhất cho việc tích hợp này. Ví dụ, gateway có thể chuyển đổi một giao thức lớp trường (ví dụ: Modbus RTU của đồng hồ) sang giao thức lớp điều khiển (ví dụ: EtherNet/IP hoặc PROFINET PLC trong lớp điều khiển). Để đáp ứng các yêu cầu hoạt động trong môi trường công nghiệp, các thiết bị truyền dẫn khác nhau có thể được sử dụng để xây dựng hệ thống truyền thông tin cậy nhất. Ví dụ, cáp quang được sử dụng cho truyền thông Modbus RTU bởi vì có thể mở rộng khi truyền thông tin với khoảng cách dài. Trong trường hợp nhiễu điện tử quá cao, cáp quang cũng là sự lựa chọn hợp lý. Vì vậy, khi bạn lên kế hoạch cho hệ thống, điều quan trọng là đảm bảo rằng nhà cung cấp có thể cung cấp một giải pháp khả thi đối với bất kỳ vấn đề truyền thông nào. Hệ thống bao gồm các giao diện thiết bị khác nhau (RS-232,RS-485, I/O từ xa), các giao diện mạng khác nhau (sợi quang, Ethernet, không dây) và hỗ trợ các giao thức khác nhau (fieldbus, OPC UA, ONVIF). Một giải pháp hoàn chỉnh có thể tiết kiệm rất nhiều thời gian trong tích hợp hệ thống.1.3. Quản lý các giao thức riêng
Chúng ta đã nói rất nhiều về các giao thức tiêu chuẩn. Tuy nhiên, một số lượng lớn các thiết bị hiện có sử dụng giao thức riêng. Trong hầu hết các trường hợp, giao diện kết nối có kiểu nối tiếp. Tuy nhiên, vì lý do nào đó, các giao thức vốn rất phổ biến như Modbus RTU hoặc DF1 lại không được sử dụng. Các thiết bị này có thể là đồng hồ đo công suất hay thiết bị đọc mã vạch. Để kết nối thiết bị với mạng Ethernet, cần sử dụng bộ chuyển đổi serial-to-Ethernet, được gọi trong công nghiệp với tên máy chủ thiết bị nối tiếp (Serial Device Server). Hai loại giao diện được hỗ trợ: giao diện nối tiếp ở một đầu, và giao diện Ethernet ở đầu còn lại. Các bộ chuyển đổi có thể hỗ trợ cổng COM ảo để chúng hoạt động như một cổng COM trong hệ thống SCADA; thậm chí bạn có thể sử dụng hệ thống SCADA hiện tại mà không cần phải xây dựng lại. Bộ chuyển đổi cũng hỗ trợ chế độ "raw socket", có thể truyền dữ liệu nối tiếp tới các gói tin TCP hoặc UDP. Hầu hết các máy chủ SCADA hoặc OPC hỗ trợ trình điều khiển hoặc thư viện đặc biệt để làm việc với các bộ chuyển đổi serial-to-Ethernet tương thích với giao thức riêng này. Chúng ta cũng phải xử lý giao thức theo cách thủ công như trước, nhưng các máy chủ thiết bị nối tiếp có thể giúp truyền dữ liệu sang mạng Ethernet.2. Trường hợp 2: Cấu hình, triển khai, khắc phục sự cố, và duy trì hoạt động các thiết bị trên quy mô lớn
Trước khi bắt đầu triển khai IIoT, cần trả lời câu hỏi: tôi làm cách nào để quản lý các thiết bị khác nhau từ các nguồn khác nhau trên cùng một mạng? Các thiết bị để thu thập dữ liệu từ các thiết bị tại hiện trường sẽ hoạt động trơn chu. Và việc quản lý cả mớ các công cụ là vấn đề phức tạp. Cần lưu ý: khả năng triển khai hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn thiết bị có nguồn gốc từ các nhà cung cấp khác nhau tại hiện trường dẫn đến tình trạng phức tạp. Những việc cần làm sau khi mua thiết bị (các việc cần làm và không bị giới hạn): thử nghiệm, sao lưu tập tin cấu hình, triển khai, xử lý sự cố, truy cập từ xa và nâng cấp, và theo dõi thiết bị. Nếu các thiết bị này được lắp đặt tại các địa điểm xa trung tâm, sẽ dẫn đến chi phí vận hành và bảo trì có thể tăng lên rất nhiều. Do đó, việc lập kế hoạch và kiểm tra rất cần thiết trước khi triển khai thiết bị để đảm bảo chi phí bảo trì thấp trong tương lai. Có một tin vui, đó là các nhà cung cấp mang đến một giải pháp đơn giản và tốn ít thời gian hơn. IoT công nghiệp có thể giúp người dùng có thể quản lý số lượng lớn thiết bị bằng cách cung cấp công cụ cấu hình tiện dụng, phần mềm quản lý thiết bị hoặc khắc phục sự cố các tiện ích, giúp giảm tổng chi phí cho toàn bộ hệ thống IoT công nghiệp. Để cung cấp cho bạn khái niệm tổng thể về phần mềm nào có thể được sử dụng để dễ dàng quản lý các thiết bị này, chúng tôi sẽ xây dựng một số mẹo để đánh giá các giải pháp của các nhà cung cấp IIoT khác nhau. Lời khuyên:- Sử dụng giao diện web cấu hình thiết bị thân thiện với người dùng và một tiện ích để cấu hình nhanh hơn.
- Triển khai và khắc phục sự cố của một số lượng lớn thiết bị hiệu quả.
- Giám sát và duy trì hoạt động nhiều thiết bị tại các địa điểm từ xa.
2.1. Sử dụng giao diện web cấu hình thiết bị thân thiện với người dùng và phần mềm tiện ích để cấu hình nhanh hơn
Cấu hình một thiết bị đơn lẻ sẽ luôn đơn giản, nhưng lại là một câu chuyện khác khi thực hiện cấu hình nhiều thiết bị. Web console là một công cụ cấu hình tốt và quan trọng, không chỉ cho cấu hình mà còn cho các mục đích bảo trì. Web console thân thiện với người dùng sẽ hướng dẫn bạn toàn bộ quá trình thiết lập trên một thiết bị duy nhất. Tất cả những gì cần là một máy tính được trang bị Ethernet và một trình duyệt web. Khi thực hiện nhiệm vụ bảo trì, một kỹ sư hiện trường chỉ cần một máy tính xách tay và cáp Ethernet, mà không cần cài đặt bất kỳ phần mềm nào, có thể dễ dàng kiểm tra và cấu hình thiết bị tại một địa điểm từ xa. Tiện ích dựa trên Windows rất hữu ích khi yêu cầu cấu hình nhiều thiết bị đồng thời. Tiện ích cần cung cấp chức năng tự động tìm kiếm các thiết bị đã được kết nối với mạng. Hơn nữa, tiện ích có thể giúp nhân bản cấu hình như một file mẫu cho nhiều thiết bị khác tương tự được kết nối trong mạng, trong đó các cài đặt chỉ đơn giản là thay đổi địa chỉ IP hoặc tên thiết bị. Một tiện ích thân thiện với người sử dụng cũng nên cung cấp một chức năng mapping (thiết lập) giao thức nhanh, có thể tiết kiệm thời gian cho các kỹ sư vì họ sẽ không cần phải tham khảo các địa chỉ đã được công bố trong các hướng dẫn sử dụng của các nhà cung cấp khác nhau. Công cụ cấu hình offline cung cấp tính năng cấu hình cho thiết bị mà không yêu cầu bạn phải mua thiết bị hoặc kết nối trực tiếp vào thiết bị. Người dùng chỉ cần tải về một công cụ cấu hình offline từ trang web của nhà cung cấp, cài đặt nó trên máy tính và bắt đầu cấu hình thiết bị ngay lập tức. Điều này có thể giúp người dùng xác định các chức năng của thiết bị có đáp ứng cho các ứng dụng của họ hay không mà không phải tốn tiền khi mua thiết bị không đáp ứng yêu cầu. Chúng ta lấy ví dụ khi làm việc với một bộ điều khiển logic. Người sử dụng gặp khó khăn trong việc phải đọc một bảng dữ liệu hoặc hướng dẫn sử dụng để kiểm soát thiết bị. Công cụ cấu hình offline sẽ cung cấp chức năng mô phỏng của thiết bị, giúp kiểm tra cấu hình có chính xác hay không trước khi tải xuống thiết bị để phòng ngừa bất kỳ sự cố nào khi triển khai tại địa điểm xa.2.2. Triển khai và khắc phục sự cố của một số lượng lớn thiết bị một cách hiệu quả
Cài đặt một thiết bị từ xa là khá dễ dàng, nhưng để xác nhận các thiết bị đang chạy một cách chính xác không đơn giản. Đôi khi các thiết bị được cấu hình vượt qua việc thử nghiệm trong môi trường văn phòng, nhưng vẫn cố thể xẩy ra vấn đề tại hiện trường. Vấn đề có thể liên quan đến phần cứng hoặc phần mềm, và kỹ sư hiện trường đôi khi không đủ kiến thức để làm rõ ngay và khắc phục sự cố trong quá trình cài đặt tại hiện trường. Công cụ phân tích và khắc phục sự cố có thể giúp chẩn đoán sự cố trên thiết bị hoặc ghi lại tất cả lệnh và các đáp ứng đi qua thiết bị, hỗ trợ kỹ sư xác định ra nguyên nhân gốc rễ của sự cố. Nếu vấn đề có thể được giải quyết nhanh chóng sẽ tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công. Ngoài ra, khi đẩy nhanh quá trình cài đặt sẽ mang lại kết quả yêu cầu sớm hơn cho người dùng.2.3. Giám sát và duy trì hoạt động nhiều thiết bị tại các địa điểm hiện trường xa trung tâm
Làm thế nào chúng ta có thể đảm bảo rằng hàng trăm hoặc hàng nghìn thiết bị luôn chạy trơn tru và chính xác tại hiện trường xa trung tâm? Tai nạn và sự cố có thể xảy ra và gây lỗi hệ thống. Kỹ sư trong phòng điều khiển cần phải được thông báo ngay lập tức để họ có thể phản ứng kịp thời để giảm nhẹ tác động tiêu cực. Giải pháp lý tưởng là các kỹ sư cần phải có một cảnh báo trước khi lỗi xảy ra trong một hệ thống để có kế hoạch dự phòng trước, đảm bảo cho hệ thống chính chạy. Phần mềm SCADA được thiết kế để theo dõi và kiểm soát từ xa hệ thống chính, nhưng không cho tất cả các thiết bị IIoT trong hệ thống. Công cụ quản lý thiết bị tiện dụng cần cung cấp tổng quan về trạng thái tích hợp cho tất cả các thiết bị được kết nối tại tại hiện trường xa trung tâm, chẳng hạn như trạng thái hoạt động, phiên bản phần mềm và thông số cấu hình cài đặt. Công cụ cần cung cấp công cụ có thể cấu hình thiết bị từ một phòng trung tâm mà không cần kỹ sư đến tận nơi và có thể cập nhật cấu hình mà không làm gián đoạn hoạt động của thiết bị. Ngoài ra, công cụ quản lý thiết bị cần cung cấp khả năng truy cập từ xa và nâng cấp phần mềm từ một phòng trung tâm để giảm chi phí nhân công bảo trì. Công cụ cũng sẽ giúp quản lý firmware và các phiên bản cấu hình thiết bị để đảm bảo tính tin cậy và chính xác cấu hình của thiết bị.3. Trường hợp 3: Thiết bị bị hư hỏng do nhiệt độ cực cao và các yếu tố môi trường
Can thiệp: Rất nhiều thiết bị IoT công nghiệp nằm trong môi trường với thời tiết và điều kiện lắp đặt khắc nghiệt như: nhiệt độ cao, nhiễu điện từ cao, rung xóc quá mức, bụi bẩn, độ ẩm cao và nhiều yếu tố khác gây ảnh hưởng lớn đến độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị. Do đó, điều quan trọng là chọn thiết bị tin cậy để đảm bảo hoạt động không bị gián đoạn do thiết bị hỏng. Lời khuyên:- Đánh giá môi trường lắp đặt để lựa chọn các thiết bị phù hợp cho công nghiệp
- Xem lại các báo cáo kiểm tra và biên bản quá trình sản xuất.
- Đánh giá về thời gian trung bình giữa 2 lần lỗi MTBF và tỷ lệ hư hỏng được yêu cầu bảo hành.
3.1. Đánh giá môi trường lắp đặt để lựa chọn các thiết bị công nghiệp phù hợp
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều thiết bị lắp trong môi trường công nghiệp. Hầu hết thiết bị có một thiết kế đặc biệt cho từng ứng dụng hệ thống và được ngành công nghiệp phê duyệt và chứng nhận. Việc tiếp theo là chọn thiết bị có thể tối ưu hóa phù hợp với hoạt động nhiều nhất vì mỗi thiết bị có thiết kế và tính năng riêng. Do hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị ảnh hưởng đến chi phí và hiệu quả của hoạt động hệ thoogns lâu dài, nên việc lựa chọn đúng là vô cùng quan trọng. Điều đầu tiên cần xem xét là môi trường mà thiết bị làm việc. Phạm vi nhiệt độ là gì? Bảo vệ điện từ/tăng áp là gì? Thiết bị sẽ được cài đặt ngoài trời hoặc trong nhà? Môi trường có nước hay bụi không? Rung động có xảy ra? Từ những chi tiết này, có thể xác định những yêu cầu kỹ thuật môi trường đối với một thiết bị. Thông thường, các thiết bị với các thông số kỹ thuật thiết kế chịu đựng cao hơn, như nhiệt độ hoạt động -40 đến 75°C, bảo vệ nước và bụi IP66/ 67/68, và mức EMI/ xung mức 4 là thích hợp cho hầu hết các môi trường ngoài trời. Nhưng những thiết bị này đều không có giá rẻ. Việc chọn thiết bị có các thông số thiết kế chắc chắn nhất dựa trên môi trường sử dụng có thể tối đa hóa ROI cho hệ thống công nghiệp.3.2. Xem xét các báo cáo về kiểm tra và biên bản quá trình sản xuất sản phẩm
Bạn có chắc các thiết bị bạn chọn thực sự là loại công nghiệp? Để chắc chắn, bạn cần phải làm là đọc các báo cáo thử nghiệm và đánh giá quá trình sản xuất. Những đặc điểm thiết kế thường có các tiêu chí khác nhau cho các môi trường khác nhau và được xác nhận bởi các chứng nhận và tiêu chuẩn khác nhau. Hãy lấy chứng nhận UL làm ví dụ: UL 60950-1 áp dụng cho các thiết bị được sử dụng trong nhà, trong khi UL 60950-22 dành riêng cho các thiết bị sử dụng ngoài trời. Đây là tiêu chuẩn trong công nghiệp, và hầu hết các thiết bị công nghiệp phải có thông tin này trong bảng dữ liệu hoặc trong hướng dẫn sử dụng.3.3. Tỷ lệ MTBF và RMA
Bảo trì cũng là một vấn đề quan trọng trong các hệ thống công nghiệp. Do đó, độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị cần được xem xét. Hiện tại, phương pháp phổ biến nhất để đánh giá độ tin cậy của thiết bị là MTBF (thời gian trung bình giữa các lỗi). Rõ ràng, thiết bị có giá trị MTBF cao nhất đáng tin cậy hơn các thiết bị có giá trị MTBF thấp hơn. Tuy nhiên, khi so sánh các giá trị MTBF giữa các thiết bị khác nhau, bạn cần phải xác minh liệu các tiêu chuẩn tính toán và cấu hình của các thiết bị là như nhau. MTBF là giá trị lý thuyết: nó không có nghĩa là thiết bị sẽ không bị hỏng trong khoảng thời gian được chỉ ra bởi MTBF. Do đó, chúng tôi khuyên bạn nên hỏi nhà cung cấp về tỷ lệ yêu cầu bảo hành (RMA) để tham khảo. Các giải pháp của Moxa Moxa cung cấp các giải pháp hoàn chỉnh cho giải pháp kết nối thiết bị, bao gồm các máy chủ thiết bị, bộ chuyển đổi sợi quang, I/O và camera IP. Các giải pháp này được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu môi trường công nghiệp, ví dụ như chống nhiễu cao, dải nhiệt độ rộng, và thiết kế lắp DIN-rail. Các giao thức tiêu chuẩn cũng được hỗ trợ, chẳng hạn như Modbus TCP, PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP, OPC UA và ONVIF cho máy ảnh IP. Moxa cung cấp phần mềm máy chủ OPC UA để đơn giản hóa việc tích hợp hệ thống SCADA. Ngoài ra, ActiveX control SDK cho camera IP, cùng với thiết bị video, để tích hợp dễ dàng và đơn giản cho màn hình trực tiếp và bộ ghi hình video trong các hệ thống SCADA. Tất cả các giải pháp Moxa đều cung cấp giao diện cấu hình qua web hoặc tiện ích thân thiện với người dùng giúp hoàn tất việc cấu hình nhanh chóng và dễ dàng.Các khuyến nghị khi triển khai mạng truyền thông IIoT công nghiệp
12/08/2017
Giới thiệu Internet of Things trong công nghiệp (IoT) không chỉ một xu hướng mà nó đã trở thành một phần của cuộc sống. Càng ngày, […]
12/08/2017
12/08/2017
Sáu gợi ý để giảm chi phí xây dựng mạng IoT trong công nghiệpSáu gợi ý để giảm chi phí xây dựng mạng IoT trong công nghiệp
Giới thiệu
Xu hướng IoT trong công nghiệp đang tạo điều kiện cho sự phát triển của các thiết bị kết nối trên mạng cũng như tăng phạm vi và sự đa dạng của các mạng điều khiển công nghiệp thường gắn kết với các mạng công nghệ thông tin truyền thống. Hơn bao giờ hết, những lo ngại về an ninh, tính sẵn sàng và hiệu năng đang có ảnh hưởng đến các mạng điều khiển công nghiệp này. Hệ quả của xu hướng IIoT là đơn giản trong việc trao đổi mua bán những thiết bị truyền thông mạng. Và thực tế đây chỉ là sự bắt đầu cho những vấn đề tiếp theo. Các nhà khai thác, vận hành mạng đang phát hiện ra một loạt các loại chi phí phát sinh trực tiếp cũng như gián tiếp liên quan có thể gây vượt các khoản đầu tư ban đầu cho phần cứng của mạng. Trong tài liệu này, chúng ta sẽ xem xét một số chi phí thường bị bỏ qua và đề xuất một số phương pháp hữu ích để giảm tổng chi phí sở hữu (Total Cost of Ownership-TCO) cho các mạng điều khiển công nghiệp. Sau khi mua một số bộ chuyển mạch mạng (switch), có nhiều yếu tố cần được xem xét trong suốt vòng đời sản phẩm, gồm: cài đặt, cấu hình, vận hành hoạt động, bảo trì, thời gian lỗi, và hỗ trợ kỹ thuật thường trực. Sau khi xem xét tất cả các yếu tố này, các quản trị viên mạng có khả năng để đánh giá đúng tổng chi phí (TCO) của dự án và đưa ra các quyết định đúng đắn để đảm bảo tổng chi phí thấp nhất có thể.Những thách thức khi mở rộng các mạng phức tạp
Thời gian từ khi bắt đầu dự án đến khi đưa vào hoạt động có thể được chia thành 6 giai đoạn khác nhau. Thách thức đối với các quản trị viên là hiểu sâu về từng giai đoạn của dự án và xác định các tính năng chính mà một thiết bị có hoặc thuận lợi cho giai đoạn cụ thể đó cũng như mức độ mà các tính năng sẽ có ích trong tương lai khi nhu cần của mạng thay đổi. Những tính năng và lợi ích này thường không xuất hiện trong đặc tính phần cứng của sản phẩm, nhưng là yếu tố cần thiết cần lưu ý khi chọn mua sản phẩm. Ví dụ, các nhà cung cấp thiết bị chuyển mạch mạng (switch) cho một dự án có thể cho phép những người đang triển khai và thiết lập mạng hoàn thành nhanh hơn để làm cho báo giá của họ mang tính cạnh tranh hơn. Điều này cũng cho phép những người đang cài đặt và cấu hình mạng có thêm thời gian cho các dự án khác. Sáu giai đoạn được thảo luận dưới đây, với các kịch bản được đề cập để tổng quát hóa các vấn đề cần biết đầy đủ về các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến tổng chi phí (TCO).Dựa vào tổng chi phí sở hữu
Sau khi xem xét một số thách thức của mạng, rõ ràng là làm thế nào các chi phí liên quan đến việc vận hành một mạng có thể dễ dàng vượt quá chi phí của các thành phần (thiết bị) mạng. Một số các bước chung liên quan đến vận hành, và hỗ trợ một mạng công nghiệp sẽ được xem xét để hiểu rõ hơn về tổng chi phí.
Hình 1- Chi phí phát sinh trong toàn bộ dự án
Giảm chi phí lắp đặt và tích hợp
Rất hiếm khi thấy được sự hoàn thiện của việc thiết lập, xây dựng mạng hoàn toàn mới trong môi trường công nghiệp. Phần lớn chúng được triển khai bằng cách kết hợp các thiết bị mới và nâng cấp các hệ thống SCADA, mạng điều khiển và thiết bị hiện có. Cần lưu ý rằng vì không có hai mạng giống hệt nhau, mỗi mạng đều có những yêu cầu riêng. Một trong những kỹ năng mà một quản trị viên mạng phải có là khả năng lựa chọn và triển khai các thiết bị phù hợp để đảm bảo đáp ứng với những yêu cầu đáp ứng của mạng ở hiện tại và trong tương lai. Một ví dụ điển hình của điều này là đảm bảo khả năng tương tác tất cả các thiết bị mạng trong cả dự án. Mặc dù có rất nhiều cách để vượt qua những vấn đề nhất định có thể nảy sinh trong dự án, một trong những giải pháp tốt nhất là lựa chọn sản phẩm linh hoạt nhất. Đối với mạng công nghiệp, những thiết bị thường được lắp đặt trong các bảng điều khiển với các thiết bị khác hoạt động ở các điện áp khác nhau, vậy nên một giải pháp là mua một bộ chuyển đổi nguồn để đảm bảo tính tương thích. Tuy nhiên đây không phải là một giải pháp lý tưởng cho tất cả các quản trị viên do kích thước hạn chế của bảng điều khiển nơi thiết bị đang được lắp đặt hoặc là các chi phí bổ sung phát sinh từ việc mua bộ chuyển đổi nguồn. Đối với một số dự án, chi phí triển khai cáp mới có thể khá đáng kể trong tổng chi phí của dự án. Một lựa chọn tốt hơn là sử dụng một thiết bị hỗ trợ nguồn cấp dải điện áp rộng sẽ đáp ứng nhu cầu hiện tại của mạng, và cung cấp thêm tính linh hoạt cho các thiết bị được thêm vào mạng sau đó. Mặc dù chi phí ban đầu có thể cao hơn một chút cho các switch hỗ trợ những tính năng này, chắc chắn rằng chi phí có thể được giảm trong suốt thời gian của một dự án khi tránh chi phí bổ sung sau đó.Giảm chi phí cấu hình thiết bị
Một trong những nhiệm vụ tốn nhiều thời gian nhất trong các dự án mảng công nghiệp và là một trong những yếu tố tốn nhiều chi phí, là cấu hình thiết lập bảo mật, dự phòng, khả năng tương tác, và hiệu quả hoạt động cho các thiết bị trên mạng. Một loạt các lựa chọn sẵn có, từ các thiết bị switch cơ bản không có hỗ trợ cấu hình, tất cả các gói phần mềm lớn có chi phí đáng kể mỗi năm nhưng hỗ trợ rất nhiều cho các quản trị viên cho quá trình cấu hình. Khi số lượng thiết bị tăng thêm trên mạng, nên có thể cho việc tiết kiệm. Dưới đây là một số phạm vi chính được xác định có liên quan đến giai đoạn cấu hình của một dự án, tất cả đều có ảnh hưởng mạnh đến tổng chi phí.- Do sự hội tụ của tự động hóa công nghiệp và các hệ thống CNTT trên các mạng IIoT, các giao thức EtherNet/IP và PROFINET phải có một cách để hoạt động cùng nhau trên cùng một mạng. Các thiết bị được cấu hình sẵn cho các giao thức khác nhau để truyền thông tự động, nên các quản trị viên mạng đơn giản là triển khai một thiết bị cắm và chạy. Những thiết bị này cũng thường được hỗ trợ tự động phát hiện và khả năng gán địa chỉ IP tự động, cho phép tiết kiệm một phần thời gian đáng kể để cấu hình. So sánh việc này với việc sử dụng các thiết bị rẻ tiền hơn sẽ đòi hỏi nhiều công sức hơn để sử dụng các thiết bị cấu hình sau đó trong dự án.
Hình 2-Khả năng kết hợp nhiều giao thức giúp dễ dàng tích hợp PLC với hệ thống SCADA
- Chi phí cấu hình không bị giới hạn khi mạng được thiết lập lần đầu tiên. Bất kỳ tính năng nào cho phép sao chép và lưu trữ cấu hình thiết bị sẽ giúp cho người quản trị mạng có khả năng sử dụng lại những thiết lập cấu hình đó trong tương lai và loại bỏ việc tự cấu hình thủ công cho thiết bị mới khi thêm vào mạng.
- Cấu hình cũng được thực hiện dễ dàng hơn nhiều thông qua giao diện đồ họa người dùng trực quan (GUI-Graphical User Interface). Một số công ty cung cấp một bộ kiểm tra thiết bị tiên tiến, cho phép người dùng kiểm tra giao diện đồ họa này và xác nhận độc lập rằng nó là trực quan trước khi cài đặt thiết bị trên một mạng. Một giao diện người dùng trực quan có thể tiết kiệm cho các nhà khai thác một khoản thời gian đáng kể cho dự án.
Hình 3-Cấu hình hàng loạt là một trong những cách hiệu quả nhất để giảm chi phí cấu hình. Vì số lượng thiết bị nối mạng tăng lên, cả thời gian và tiền bạc đều có thể được tiết kiệm bằng cách sử dụng cấu hình đồng loạt, thay vì cấu hình từng thiết bị một
Giảm chi phí vận hành
Một điểm mấu chốt để giảm chi phí vận hành là thiết kế mạng đó chỉ yêu cầu tối thiểu lượng công việc thủ công trong quá trình vận hành để giữ cho các thiết bị switch và mạng hoạt động. Ngoài ra, phải đảm bảo tính phù hợp của sản phẩm khi triển khai trong môi trường công nghiệp cũng sẽ giúp đạt được hiệu suất hoạt động tối ưu. Hai lý do chính khiến thiết bị trên mạng lưới công nghiệp bị hỏng là các phần di chuyển và các đầu vào nguồn cấp của chúng, đây thường là các điểm yếu. Các switch có một bộ phận di động tuyệt đối ít va có khả năng bị trục trặc hoặc hư hỏng, do đó giảm thời gian chết của mạng và giảm chi phí. Tương tự, nếu thiết bị hỗ trợ nguồn cấp kép thì khi một trong các nguồn cấp điện lỗi, nguồn cấp khác sẽ giữ cho thiết bị hoạt động tiếp tục, cho phép thay thế nguồn cấp bị lỗi mà không bị gián đoạn mạng. Việc triển khai kéo dài tuổi thọ hơn 10 năm, là định mức cho các mạng IIoT, một cơ hội khá cao mà các quản trị viên mạng sẽ phải gặp một trong những vấn đề này trong suốt 10 năm đó.Giảm chi phí bảo trì
Phần lớn các mạng IIoT được điều khiển bởi bộ điều khiển logic khả trình (PLC-Programmable Logic Controller). Khi nào thực hiện bảo trì định kỳ mạng và thực hiện khởi động lại, một PLC thường sẽ mất khoảng 20 giây để khởi động lại. Nếu một PLC khởi động trước khi mạng đã sẵn sàng để vận hành, lỗi xảy ra có thể gây ra chậm trễ hơn nữa. Các Switch có thể khởi động lại trong khoảng 10 giây, 100 giây sẽ sẵn sàng để hoạt động ngay khi PLC đã khởi động lại, do đó tránh được các vấn đề nói trên. Có thể xem trạng thái hiện tại của mạng một cách rất nhanh theo phần mềm hoặc một ứng dụng là một trong những cách đơn giản nhất để giám sát mạng. Các ứng dụng và phần mềm đôi khi kết hợp một hệ thống cảnh báo cho quản trị viên rằng một sự kiện đang xảy ra có khả năng gây ra sự cố trên mạng trừ khi vấn đề được sửa chữa. Một hệ thống cảnh báo quản trị viên rằng một vấn đề có thể xảy ra sau đó, như trái ngược với một hệ thống mà chỉ đơn thuần là thông báo cho các quản trị viên rằng có một vấn đề ngay lúc đó, là một cách tuyệt vời để giảm chi phí bảo trì. Các tính năng này có thể làm tăng giá mua của bộ switch nhưng cả quá trình thực hiện dự án có thể tiết kiệm đáng kể.Giảm chi phí liên quan đến thời gian mạng lỗi
Để tìm ra nguyên nhân cốt lõi gây ra thời gian chết trên mạng quy mô lớn tốn rất nhiều thời gian, vì vậy bất kỳ công cụ hỗ trợ quản trị viên mạng xác định điểm gây lỗi cho phép họ nhanh chóng sửa chữa nó sẽ có lợi đáng kể. Một kỹ năng khác của người quản trị mạng có kinh nghiệm là có thể tính được liệu các chi phí bổ sung của các tính năng có thể giúp giảm thời gian chết có lớn hơn chi phí khi mạng gặp thời gian chết.- Các thiết bị có thể được truy cập từ xa và cấu hình rất có lợi vì chúng cho phép nhân viên không được đào tạo thực hiện nhiệm vụ tốn thời gian đi đến hiện trường trong khi chuyên gia được đào tạo có thể xử lý sự cố và cấu hình từ xa từ trung tâm điều khiển. Ngoài ra một thiết bị cung cấp hỗ trợ tính năng phát lại cho phép chuyên gia xác định những gì xảy ra vào thời điểm switch xảy ra lỗi, và giúp cải thiện thiết kế của mạng tránh kiểu lỗi này trong tương lai.
Hình 4-Một công cụ có thể lưu lại sự kiện để giúp nhanh chóng thu hẹp vùng nguyên nhân có thể xảy ra với các vấn đề mạng.
- Các thiết bị sao lưu cấu hình của switch trên một thiết bị dongle là đặc biệt hữu ích nếu switch lỗi. Để tự động nhập tất cả các cài đặt, bạn cần cắm dongle vào switch. Vì không cần cấu hình bằng tay, thời gian chết của mạng giảm đi.
- Các quản trị viên mạng không phải luôn luôn ở tại phòng điều khiển, các ứng dụng di động hỗ trợ thông báo sự kiện cung cấp cho người quản trị khả năng phản hồi nhanh hơn các sự kiện diễn ra trên mạng, họ có thể làm cho mạng bình thường nhanh hơn.
- Công nghệ dự phòng tự phục hồi đảm bảo rằng các mạng luôn hoạt động và chạy trong trường hợp một nút đơn lẻ bị lỗi. Triển khai công nghệ dự phòng thường nhanh hơn, tính sẵn sàng và khả năng mở rộng mạng lưới cho việc mở rộng trong tương lai.
Hỗ trợ kỹ thuật
Khi mua một sản phẩm switch, một loạt các lựa chọn sẵn có, từ các thiết bị giá rẻ không được hỗ trợ liên tục, cập nhật firmware… đến các switch mà trong quá trình của dự án việc hỗ trợ kỹ thuật đang diễn ra sẽ tốn kém chi phí đáng kể so với một switch. Khi các switch thường được triển khai trên mạng trong hơn 10 năm, sự hỗ trợ kỹ thuật đi kèm với một switch sẽ ảnh hưởng đến chi phí triển khai dài hạn. Ví dụ, các mối đe dọa an ninh mới thường xuyên được xác định và các công ty cung cấp hỗ trợ kỹ thuật thường xuyên phát hành cập nhật bảo mật thông qua nâng cấp phần mềm để loại bỏ các mối đe dọa mạng mới. Ngược lại, khi một thiết bị trên mạng bị tổn hại và việc hỗ trợ kỹ thuật hoặc nâng cấp firmware hiện tại là không sẵn, người quản trị mạng sẽ phải thay thế thiết bị hoặc có nguy cơ bảo mật toàn bộ mạng lưới. Thiết bị chuyển mạch đáng tin cậy cung cấp hỗ trợ kỹ thuật miễn phí liên tục được bổ sung bởi thời gian bảo hành dài có những lợi thế đáng kể cho các quản trị viên mạng muốn tổng chi phí thấp nhất cho các dự án của họ.
Sáu gợi ý để giảm chi phí xây dựng mạng IoT trong công nghiệp
Giới thiệu
Xu hướng IoT trong công nghiệp đang tạo điều kiện cho sự phát triển của các thiết bị kết nối trên mạng cũng như tăng phạm vi và sự đa dạng của các mạng điều khiển công nghiệp thường gắn kết với các mạng công nghệ thông tin truyền thống. Hơn bao giờ hết, những lo ngại về an ninh, tính sẵn sàng và hiệu năng đang có ảnh hưởng đến các mạng điều khiển công nghiệp này. Hệ quả của xu hướng IIoT là đơn giản trong việc trao đổi mua bán những thiết bị truyền thông mạng. Và thực tế đây chỉ là sự bắt đầu cho những vấn đề tiếp theo. Các nhà khai thác, vận hành mạng đang phát hiện ra một loạt các loại chi phí phát sinh trực tiếp cũng như gián tiếp liên quan có thể gây vượt các khoản đầu tư ban đầu cho phần cứng của mạng. Trong tài liệu này, chúng ta sẽ xem xét một số chi phí thường bị bỏ qua và đề xuất một số phương pháp hữu ích để giảm tổng chi phí sở hữu (Total Cost of Ownership-TCO) cho các mạng điều khiển công nghiệp. Sau khi mua một số bộ chuyển mạch mạng (switch), có nhiều yếu tố cần được xem xét trong suốt vòng đời sản phẩm, gồm: cài đặt, cấu hình, vận hành hoạt động, bảo trì, thời gian lỗi, và hỗ trợ kỹ thuật thường trực. Sau khi xem xét tất cả các yếu tố này, các quản trị viên mạng có khả năng để đánh giá đúng tổng chi phí (TCO) của dự án và đưa ra các quyết định đúng đắn để đảm bảo tổng chi phí thấp nhất có thể.Những thách thức khi mở rộng các mạng phức tạp
Thời gian từ khi bắt đầu dự án đến khi đưa vào hoạt động có thể được chia thành 6 giai đoạn khác nhau. Thách thức đối với các quản trị viên là hiểu sâu về từng giai đoạn của dự án và xác định các tính năng chính mà một thiết bị có hoặc thuận lợi cho giai đoạn cụ thể đó cũng như mức độ mà các tính năng sẽ có ích trong tương lai khi nhu cần của mạng thay đổi. Những tính năng và lợi ích này thường không xuất hiện trong đặc tính phần cứng của sản phẩm, nhưng là yếu tố cần thiết cần lưu ý khi chọn mua sản phẩm. Ví dụ, các nhà cung cấp thiết bị chuyển mạch mạng (switch) cho một dự án có thể cho phép những người đang triển khai và thiết lập mạng hoàn thành nhanh hơn để làm cho báo giá của họ mang tính cạnh tranh hơn. Điều này cũng cho phép những người đang cài đặt và cấu hình mạng có thêm thời gian cho các dự án khác. Sáu giai đoạn được thảo luận dưới đây, với các kịch bản được đề cập để tổng quát hóa các vấn đề cần biết đầy đủ về các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến tổng chi phí (TCO).Dựa vào tổng chi phí sở hữu
Sau khi xem xét một số thách thức của mạng, rõ ràng là làm thế nào các chi phí liên quan đến việc vận hành một mạng có thể dễ dàng vượt quá chi phí của các thành phần (thiết bị) mạng. Một số các bước chung liên quan đến vận hành, và hỗ trợ một mạng công nghiệp sẽ được xem xét để hiểu rõ hơn về tổng chi phí. Hình 1- Chi phí phát sinh trong toàn bộ dự án
Giảm chi phí lắp đặt và tích hợp
Rất hiếm khi thấy được sự hoàn thiện của việc thiết lập, xây dựng mạng hoàn toàn mới trong môi trường công nghiệp. Phần lớn chúng được triển khai bằng cách kết hợp các thiết bị mới và nâng cấp các hệ thống SCADA, mạng điều khiển và thiết bị hiện có. Cần lưu ý rằng vì không có hai mạng giống hệt nhau, mỗi mạng đều có những yêu cầu riêng. Một trong những kỹ năng mà một quản trị viên mạng phải có là khả năng lựa chọn và triển khai các thiết bị phù hợp để đảm bảo đáp ứng với những yêu cầu đáp ứng của mạng ở hiện tại và trong tương lai. Một ví dụ điển hình của điều này là đảm bảo khả năng tương tác tất cả các thiết bị mạng trong cả dự án. Mặc dù có rất nhiều cách để vượt qua những vấn đề nhất định có thể nảy sinh trong dự án, một trong những giải pháp tốt nhất là lựa chọn sản phẩm linh hoạt nhất. Đối với mạng công nghiệp, những thiết bị thường được lắp đặt trong các bảng điều khiển với các thiết bị khác hoạt động ở các điện áp khác nhau, vậy nên một giải pháp là mua một bộ chuyển đổi nguồn để đảm bảo tính tương thích. Tuy nhiên đây không phải là một giải pháp lý tưởng cho tất cả các quản trị viên do kích thước hạn chế của bảng điều khiển nơi thiết bị đang được lắp đặt hoặc là các chi phí bổ sung phát sinh từ việc mua bộ chuyển đổi nguồn. Đối với một số dự án, chi phí triển khai cáp mới có thể khá đáng kể trong tổng chi phí của dự án. Một lựa chọn tốt hơn là sử dụng một thiết bị hỗ trợ nguồn cấp dải điện áp rộng sẽ đáp ứng nhu cầu hiện tại của mạng, và cung cấp thêm tính linh hoạt cho các thiết bị được thêm vào mạng sau đó. Mặc dù chi phí ban đầu có thể cao hơn một chút cho các switch hỗ trợ những tính năng này, chắc chắn rằng chi phí có thể được giảm trong suốt thời gian của một dự án khi tránh chi phí bổ sung sau đó.Giảm chi phí cấu hình thiết bị
Một trong những nhiệm vụ tốn nhiều thời gian nhất trong các dự án mảng công nghiệp và là một trong những yếu tố tốn nhiều chi phí, là cấu hình thiết lập bảo mật, dự phòng, khả năng tương tác, và hiệu quả hoạt động cho các thiết bị trên mạng. Một loạt các lựa chọn sẵn có, từ các thiết bị switch cơ bản không có hỗ trợ cấu hình, tất cả các gói phần mềm lớn có chi phí đáng kể mỗi năm nhưng hỗ trợ rất nhiều cho các quản trị viên cho quá trình cấu hình. Khi số lượng thiết bị tăng thêm trên mạng, nên có thể cho việc tiết kiệm. Dưới đây là một số phạm vi chính được xác định có liên quan đến giai đoạn cấu hình của một dự án, tất cả đều có ảnh hưởng mạnh đến tổng chi phí.- Do sự hội tụ của tự động hóa công nghiệp và các hệ thống CNTT trên các mạng IIoT, các giao thức EtherNet/IP và PROFINET phải có một cách để hoạt động cùng nhau trên cùng một mạng. Các thiết bị được cấu hình sẵn cho các giao thức khác nhau để truyền thông tự động, nên các quản trị viên mạng đơn giản là triển khai một thiết bị cắm và chạy. Những thiết bị này cũng thường được hỗ trợ tự động phát hiện và khả năng gán địa chỉ IP tự động, cho phép tiết kiệm một phần thời gian đáng kể để cấu hình. So sánh việc này với việc sử dụng các thiết bị rẻ tiền hơn sẽ đòi hỏi nhiều công sức hơn để sử dụng các thiết bị cấu hình sau đó trong dự án.
Hình 2-Khả năng kết hợp nhiều giao thức giúp dễ dàng tích hợp PLC với hệ thống SCADA
- Chi phí cấu hình không bị giới hạn khi mạng được thiết lập lần đầu tiên. Bất kỳ tính năng nào cho phép sao chép và lưu trữ cấu hình thiết bị sẽ giúp cho người quản trị mạng có khả năng sử dụng lại những thiết lập cấu hình đó trong tương lai và loại bỏ việc tự cấu hình thủ công cho thiết bị mới khi thêm vào mạng.
- Cấu hình cũng được thực hiện dễ dàng hơn nhiều thông qua giao diện đồ họa người dùng trực quan (GUI-Graphical User Interface). Một số công ty cung cấp một bộ kiểm tra thiết bị tiên tiến, cho phép người dùng kiểm tra giao diện đồ họa này và xác nhận độc lập rằng nó là trực quan trước khi cài đặt thiết bị trên một mạng. Một giao diện người dùng trực quan có thể tiết kiệm cho các nhà khai thác một khoản thời gian đáng kể cho dự án.
Hình 3-Cấu hình hàng loạt là một trong những cách hiệu quả nhất để giảm chi phí cấu hình. Vì số lượng thiết bị nối mạng tăng lên, cả thời gian và tiền bạc đều có thể được tiết kiệm bằng cách sử dụng cấu hình đồng loạt, thay vì cấu hình từng thiết bị một
Giảm chi phí vận hành
Một điểm mấu chốt để giảm chi phí vận hành là thiết kế mạng đó chỉ yêu cầu tối thiểu lượng công việc thủ công trong quá trình vận hành để giữ cho các thiết bị switch và mạng hoạt động. Ngoài ra, phải đảm bảo tính phù hợp của sản phẩm khi triển khai trong môi trường công nghiệp cũng sẽ giúp đạt được hiệu suất hoạt động tối ưu. Hai lý do chính khiến thiết bị trên mạng lưới công nghiệp bị hỏng là các phần di chuyển và các đầu vào nguồn cấp của chúng, đây thường là các điểm yếu. Các switch có một bộ phận di động tuyệt đối ít va có khả năng bị trục trặc hoặc hư hỏng, do đó giảm thời gian chết của mạng và giảm chi phí. Tương tự, nếu thiết bị hỗ trợ nguồn cấp kép thì khi một trong các nguồn cấp điện lỗi, nguồn cấp khác sẽ giữ cho thiết bị hoạt động tiếp tục, cho phép thay thế nguồn cấp bị lỗi mà không bị gián đoạn mạng. Việc triển khai kéo dài tuổi thọ hơn 10 năm, là định mức cho các mạng IIoT, một cơ hội khá cao mà các quản trị viên mạng sẽ phải gặp một trong những vấn đề này trong suốt 10 năm đó.Giảm chi phí bảo trì
Phần lớn các mạng IIoT được điều khiển bởi bộ điều khiển logic khả trình (PLC-Programmable Logic Controller). Khi nào thực hiện bảo trì định kỳ mạng và thực hiện khởi động lại, một PLC thường sẽ mất khoảng 20 giây để khởi động lại. Nếu một PLC khởi động trước khi mạng đã sẵn sàng để vận hành, lỗi xảy ra có thể gây ra chậm trễ hơn nữa. Các Switch có thể khởi động lại trong khoảng 10 giây, 100 giây sẽ sẵn sàng để hoạt động ngay khi PLC đã khởi động lại, do đó tránh được các vấn đề nói trên. Có thể xem trạng thái hiện tại của mạng một cách rất nhanh theo phần mềm hoặc một ứng dụng là một trong những cách đơn giản nhất để giám sát mạng. Các ứng dụng và phần mềm đôi khi kết hợp một hệ thống cảnh báo cho quản trị viên rằng một sự kiện đang xảy ra có khả năng gây ra sự cố trên mạng trừ khi vấn đề được sửa chữa. Một hệ thống cảnh báo quản trị viên rằng một vấn đề có thể xảy ra sau đó, như trái ngược với một hệ thống mà chỉ đơn thuần là thông báo cho các quản trị viên rằng có một vấn đề ngay lúc đó, là một cách tuyệt vời để giảm chi phí bảo trì. Các tính năng này có thể làm tăng giá mua của bộ switch nhưng cả quá trình thực hiện dự án có thể tiết kiệm đáng kể.Giảm chi phí liên quan đến thời gian mạng lỗi
Để tìm ra nguyên nhân cốt lõi gây ra thời gian chết trên mạng quy mô lớn tốn rất nhiều thời gian, vì vậy bất kỳ công cụ hỗ trợ quản trị viên mạng xác định điểm gây lỗi cho phép họ nhanh chóng sửa chữa nó sẽ có lợi đáng kể. Một kỹ năng khác của người quản trị mạng có kinh nghiệm là có thể tính được liệu các chi phí bổ sung của các tính năng có thể giúp giảm thời gian chết có lớn hơn chi phí khi mạng gặp thời gian chết.- Các thiết bị có thể được truy cập từ xa và cấu hình rất có lợi vì chúng cho phép nhân viên không được đào tạo thực hiện nhiệm vụ tốn thời gian đi đến hiện trường trong khi chuyên gia được đào tạo có thể xử lý sự cố và cấu hình từ xa từ trung tâm điều khiển. Ngoài ra một thiết bị cung cấp hỗ trợ tính năng phát lại cho phép chuyên gia xác định những gì xảy ra vào thời điểm switch xảy ra lỗi, và giúp cải thiện thiết kế của mạng tránh kiểu lỗi này trong tương lai.
Hình 4-Một công cụ có thể lưu lại sự kiện để giúp nhanh chóng thu hẹp vùng nguyên nhân có thể xảy ra với các vấn đề mạng.
- Các thiết bị sao lưu cấu hình của switch trên một thiết bị dongle là đặc biệt hữu ích nếu switch lỗi. Để tự động nhập tất cả các cài đặt, bạn cần cắm dongle vào switch. Vì không cần cấu hình bằng tay, thời gian chết của mạng giảm đi.
- Các quản trị viên mạng không phải luôn luôn ở tại phòng điều khiển, các ứng dụng di động hỗ trợ thông báo sự kiện cung cấp cho người quản trị khả năng phản hồi nhanh hơn các sự kiện diễn ra trên mạng, họ có thể làm cho mạng bình thường nhanh hơn.
- Công nghệ dự phòng tự phục hồi đảm bảo rằng các mạng luôn hoạt động và chạy trong trường hợp một nút đơn lẻ bị lỗi. Triển khai công nghệ dự phòng thường nhanh hơn, tính sẵn sàng và khả năng mở rộng mạng lưới cho việc mở rộng trong tương lai.
Hỗ trợ kỹ thuật
Khi mua một sản phẩm switch, một loạt các lựa chọn sẵn có, từ các thiết bị giá rẻ không được hỗ trợ liên tục, cập nhật firmware… đến các switch mà trong quá trình của dự án việc hỗ trợ kỹ thuật đang diễn ra sẽ tốn kém chi phí đáng kể so với một switch. Khi các switch thường được triển khai trên mạng trong hơn 10 năm, sự hỗ trợ kỹ thuật đi kèm với một switch sẽ ảnh hưởng đến chi phí triển khai dài hạn. Ví dụ, các mối đe dọa an ninh mới thường xuyên được xác định và các công ty cung cấp hỗ trợ kỹ thuật thường xuyên phát hành cập nhật bảo mật thông qua nâng cấp phần mềm để loại bỏ các mối đe dọa mạng mới. Ngược lại, khi một thiết bị trên mạng bị tổn hại và việc hỗ trợ kỹ thuật hoặc nâng cấp firmware hiện tại là không sẵn, người quản trị mạng sẽ phải thay thế thiết bị hoặc có nguy cơ bảo mật toàn bộ mạng lưới. Thiết bị chuyển mạch đáng tin cậy cung cấp hỗ trợ kỹ thuật miễn phí liên tục được bổ sung bởi thời gian bảo hành dài có những lợi thế đáng kể cho các quản trị viên mạng muốn tổng chi phí thấp nhất cho các dự án của họ.Sáu gợi ý để giảm chi phí xây dựng mạng IoT trong công nghiệp
12/08/2017
Giới thiệu Xu hướng IoT trong công nghiệp đang tạo điều kiện cho sự phát triển của các thiết bị kết nối trên mạng cũng như […]
12/08/2017
12/08/2017
Tận dụng các thiết bị serial hiện hữu trong IoTTận dụng các thiết bị serial hiện hữu trong IoT
Thay thế các thiết bị cũ – đó là suy nghĩ đầu tiên mà người ta nghĩ đến khi đề cập tới IoT. Một khái niệm không nhất thiết phải chính xác. Trên thực tế, yêu cầu đặt ra là tìm kiếm một cách thức để khai thác tốt hơn những cái cũ nhằm đạt được những mục đích mới qua đó cải thiện hoạt động kinh doanh.
Trong kỷ nguyên IoT, vấn đề quan trọng nhất là kết nối mọi thứ tới Internet. Theo như nghiên cứu IMS, 85% thiết bị cấp trường là những thiết bị cũ. Nhiều thiết bị trong số đó được bố trí ở những khu vực xa xôi và chưa kết nối với Internet. Một lượng lớn các thiết bị hiện hữu là các thiết bị serial và vẫn đóng vai trò chính trong việc thu thập và báo cáo dữ liệu từ những ứng dụng khác nhau trên toàn thế giới. Giá trị của dữ liệu ngày càng tăng và khi dữ liệu càng trở nên di động hơn thì có thể truy cập chúng bởi các ứng dụng và tận dụng để đạt được các mục đích giám sát. Do đó, thách thức trước mắt đối với IoT công nghiệp là khiến các thiết bị hiện hữu hoạt động online. Dự đoán tới năm 2020 số lượng các thiết bị kết nối tới Internet sẽ lên đến 50 tỷ. 
Một vài câu hỏi khi theo đuổi kết nối toàn diện. Một câu hỏi thường trực là: Liệu có vị trí nào cho serial – to – Ethernet trong IoT công nghiệp? Vì nhiều lý do thực tế, câu trả lời đơn giản là có. Thời gian sử dụng thiết bị, truyền thông đơn giản và chi phí hợp lý khiến serial-to-Ethernet trở thành hiện tượng trong IoT. Bài viết này chỉ ra ba nhân tố nổi bật về kết nối serial-to-Ethernet trong IoT công nghiệp.
1.Nếu thiết bị vẫn hoạt động, hãy tận dụng chúng
Nhiều thiết bị hiện hữu có tuổi thọ dài, hoạt động một cách bền bỉ trong suốt khoảng thời gian 30 năm. Vậy thì tại sao phải thay thế những thiết bị đó trong khi chúng vẫn hoạt động tốt? Thứ nhất, xét về khía cạnh tài chính, việc thay thế này là không hợp lý. Các doanh nghiệp với ngân sách hạn chế sẽ không có đủ tiềm lực tài chính để nâng cấp một lượng lớn các thiết bị nhúng và họ sẽ bị đánh bại trong kỷ nguyên IoT này. Thứ hai, với thiết đơn giản, dễ dàng điều khiển, chi phí triển khai thấp, dễ bảo trì tất cả điều này đã chứng minh được vị trí của các thiết bị serial trong IoT công nghiệp.
IoT cần liên kết với quá khứ. Thay vào đó, trọng tâm là sử dụng các tài sản hiện có một cách thông minh hơn để khai thác tiềm năng của IoT công nghiệp. Lợi ích khi kết nối các thiết bị hiện hữu vào Internet rất đa dạng: khai thác các dữ liệu, sửa lỗi từ xa và bảo dưỡng dự phòng và còn nhiều lợi ích nữa. Do đó, Winston Churchill có nói: “Stay calm and carry on”.
2.Vấn đề đơn giản nhưng không dễ dàng xử lý
Tìm hiểu cách khai thác lợi thế của IoT không phải là vấn đề quá phức tạp. Một hệ thống có thiết kế tốt là phải hoạt động tốt nhất theo một cách đơn giản chứ không phải biến chúng trở nên phức tạp. Khi IoT càng phát triển, càng nhiều cảm biến được bố trí để khai thác dữ liệu cấp trường. Để truy cập và truyền dữ liệu ở cấp trường, công nghệ cảm ứng chủ yếu dựa trên truyền thông nối tiếp, đơn giản lại dễ dàng triển khai và sử dụng. Công nghệ sóng bề mặt tiên tiến là một ví dụ hoàn hảo. Xu hướng trong ngành công nghiệp cảm biến là tiếp tục tập trung vào phát triển của công nghệ cảm biến tinh vi trong khi tiếp tục sử dụng truyền thông nối tiếp bởi sự đơn giản trong cách sử dụng của nó.
3.Tiết kiệm chi phí
Xét về khía cạnh tài chính, việc tận dụng các thiết bị serial và truyền thông serial - to - Ethernet là điều hợp lý. So sánh với việc sử dụng các thiết bị Ethernet trong một cấu trúc Ethernet thuần túy, truyền thông serial - to – Ethernet có thể tiếp kiệm đến 20% tổng chi phí xây dựng hệ thống mạng. Một vấn đề vô cùng quan trọng không thể bỏ qua là yêu cầu về độ chính xác của thiết bị. Nếu là một thiết bị xử lý khối lượng dữ liệu nhỏ như đồng hồ công suất, đồng hồ nước thì mặc nhiên sẽ sử dụng các thiết bị serial bởi nó rẻ hơn công nghệ Ethernet song vẫn mang lại hiệu quả tương tự. Một vấn đề cần xem xét khác là khoảng thời gian được yêu cầu giữa những lần cập nhật dữ liệu. Nếu chỉ cần cập nhật dữ liệu 5 phút một lần, ví dụ trong các ứng dụng không quan trọng thì không cần loại bỏ các kết nối serial - to - Ethernet. 
Một vấn đề cần xem xét thêm về hoạt động SCAFA đó chính là chi phí của các địa chỉ IP. Trong hệ thống SCADA, số lượng các địa chỉ IP sẽ ảnh hưởng đến chi phí. Hầu hết các doanh nghiệp vừa và nhỏ thường lựa chọn các địa chỉ IP 1000 điểm nhằm dễ dàng kiểm soát chi phí. Trong khi một cấu trúc Ethernet thuần túy đòi hỏi một địa chỉ IP riêng cho mỗi thiết bị kết nối, cấu trúc serial-to-Ethernet có thêm lợi thế là kết hợp một vài thiết bị tới bộ chuyển đổi serial sang Ethernet với một địa chỉ IP duy nhất.
Giải pháp Serial-to-Ethernet
Vấn đề thực sự của IoT công nghiệp là kết nối một lượng lớn các thiết bị sử dụng các chuẩn kết nối và giao thức truyền thông khác nhau vào Internet. Giải pháp Serial-to-Ethernet khiến việc tích hợp các thiết bị vào hệ thống Ethernet trở nên dễ dàng hơn. Những giải pháp này tạo điều kiện thuận lợi để tối ưu hóa hiệu quả của các thiết bị hiện hữu, ngăn ngừa các sự cố và tạo ra các dịch vụ mới. Các bộ chuyển đổi serial và chuyển đổi giao thức là các giải pháp có khả năng kết nối các điểm cuối serial để thu thập dữ liệu và truyền tải chúng phục vụ hoạt động phân tích. Để tích hợp liền mạch, các nhà tích hợp hệ thống nên xử lý trên các gateway để quá trình triển khai, sử dụng và xử lý sự cố được dễ dàng đồng thời giảm thiểu chi phí.
Giải pháp của Moxa
Khi IoT phát triển, cấu trúc serial-to-Ethernet sẽ vẫn được duy trì. Các nhà tích hợp hệ thống cần lựa chọn giải pháp serial-to-Ethernet tốt nhất cho hệ thống mạng của mình dựa trên những tiến bộ công nghệ và chi phí. Để làm được điều này họ cần tìm kiếm những nhà cung cấp có thể cung cấp danh mục các giải pháp truyền thông công nghiệp đa dạng. Về khía cạnh này, Moxa - nhà sản xuất và cung cấp hàng đầu về các thiết bị kết nối serial sang Ethernet phát triển 2 dòng sản phẩm là Nport và Mgate. Bộ chuyển đổi serial sang Ethernet Nport có rất nhiều chế độ vận hành, được trang bị nhiều tính năng tiên tiến giúp đơn giản hóa quá trình vận hành, tối đa hóa lợi ích của kết nối serial sang Ethernet. Bộ chuyển đổi giao thức Mgate của Moxa cho phép chuyển đổi giao thức giữa SCADA/PLC và các thiết bị với các giao thức khác nhau. Dễ dàng cấu hình, bảng điều khiển web thân thiện với người sử dụng, dễ bảo trì, tích hợp giám sát và chẩn đoán, hoạt động ổn định là những tính năng vượt trội của Mgate so với những sản phẩm khác.
Tận dụng các thiết bị serial hiện hữu trong IoT
Thay thế các thiết bị cũ – đó là suy nghĩ đầu tiên mà người ta nghĩ đến khi đề cập tới IoT. Một khái niệm không nhất thiết phải chính xác. Trên thực tế, yêu cầu đặt ra là tìm kiếm một cách thức để khai thác tốt hơn những cái cũ nhằm đạt được những mục đích mới qua đó cải thiện hoạt động kinh doanh.
| Trong kỷ nguyên IoT, vấn đề quan trọng nhất là kết nối mọi thứ tới Internet. Theo như nghiên cứu IMS, 85% thiết bị cấp trường là những thiết bị cũ. Nhiều thiết bị trong số đó được bố trí ở những khu vực xa xôi và chưa kết nối với Internet. Một lượng lớn các thiết bị hiện hữu là các thiết bị serial và vẫn đóng vai trò chính trong việc thu thập và báo cáo dữ liệu từ những ứng dụng khác nhau trên toàn thế giới. Giá trị của dữ liệu ngày càng tăng và khi dữ liệu càng trở nên di động hơn thì có thể truy cập chúng bởi các ứng dụng và tận dụng để đạt được các mục đích giám sát. Do đó, thách thức trước mắt đối với IoT công nghiệp là khiến các thiết bị hiện hữu hoạt động online. Dự đoán tới năm 2020 số lượng các thiết bị kết nối tới Internet sẽ lên đến 50 tỷ. | |
Một vài câu hỏi khi theo đuổi kết nối toàn diện. Một câu hỏi thường trực là: Liệu có vị trí nào cho serial – to – Ethernet trong IoT công nghiệp? Vì nhiều lý do thực tế, câu trả lời đơn giản là có. Thời gian sử dụng thiết bị, truyền thông đơn giản và chi phí hợp lý khiến serial-to-Ethernet trở thành hiện tượng trong IoT. Bài viết này chỉ ra ba nhân tố nổi bật về kết nối serial-to-Ethernet trong IoT công nghiệp.
1.Nếu thiết bị vẫn hoạt động, hãy tận dụng chúng
Nhiều thiết bị hiện hữu có tuổi thọ dài, hoạt động một cách bền bỉ trong suốt khoảng thời gian 30 năm. Vậy thì tại sao phải thay thế những thiết bị đó trong khi chúng vẫn hoạt động tốt? Thứ nhất, xét về khía cạnh tài chính, việc thay thế này là không hợp lý. Các doanh nghiệp với ngân sách hạn chế sẽ không có đủ tiềm lực tài chính để nâng cấp một lượng lớn các thiết bị nhúng và họ sẽ bị đánh bại trong kỷ nguyên IoT này. Thứ hai, với thiết đơn giản, dễ dàng điều khiển, chi phí triển khai thấp, dễ bảo trì tất cả điều này đã chứng minh được vị trí của các thiết bị serial trong IoT công nghiệp.
IoT cần liên kết với quá khứ. Thay vào đó, trọng tâm là sử dụng các tài sản hiện có một cách thông minh hơn để khai thác tiềm năng của IoT công nghiệp. Lợi ích khi kết nối các thiết bị hiện hữu vào Internet rất đa dạng: khai thác các dữ liệu, sửa lỗi từ xa và bảo dưỡng dự phòng và còn nhiều lợi ích nữa. Do đó, Winston Churchill có nói: “Stay calm and carry on”.
2.Vấn đề đơn giản nhưng không dễ dàng xử lý
| | Tìm hiểu cách khai thác lợi thế của IoT không phải là vấn đề quá phức tạp. Một hệ thống có thiết kế tốt là phải hoạt động tốt nhất theo một cách đơn giản chứ không phải biến chúng trở nên phức tạp. Khi IoT càng phát triển, càng nhiều cảm biến được bố trí để khai thác dữ liệu cấp trường. Để truy cập và truyền dữ liệu ở cấp trường, công nghệ cảm ứng chủ yếu dựa trên truyền thông nối tiếp, đơn giản lại dễ dàng triển khai và sử dụng. Công nghệ sóng bề mặt tiên tiến là một ví dụ hoàn hảo. Xu hướng trong ngành công nghiệp cảm biến là tiếp tục tập trung vào phát triển của công nghệ cảm biến tinh vi trong khi tiếp tục sử dụng truyền thông nối tiếp bởi sự đơn giản trong cách sử dụng của nó. |
3.Tiết kiệm chi phí
| Xét về khía cạnh tài chính, việc tận dụng các thiết bị serial và truyền thông serial - to - Ethernet là điều hợp lý. So sánh với việc sử dụng các thiết bị Ethernet trong một cấu trúc Ethernet thuần túy, truyền thông serial - to – Ethernet có thể tiếp kiệm đến 20% tổng chi phí xây dựng hệ thống mạng. Một vấn đề vô cùng quan trọng không thể bỏ qua là yêu cầu về độ chính xác của thiết bị. Nếu là một thiết bị xử lý khối lượng dữ liệu nhỏ như đồng hồ công suất, đồng hồ nước thì mặc nhiên sẽ sử dụng các thiết bị serial bởi nó rẻ hơn công nghệ Ethernet song vẫn mang lại hiệu quả tương tự. Một vấn đề cần xem xét khác là khoảng thời gian được yêu cầu giữa những lần cập nhật dữ liệu. Nếu chỉ cần cập nhật dữ liệu 5 phút một lần, ví dụ trong các ứng dụng không quan trọng thì không cần loại bỏ các kết nối serial - to - Ethernet. | |
Một vấn đề cần xem xét thêm về hoạt động SCAFA đó chính là chi phí của các địa chỉ IP. Trong hệ thống SCADA, số lượng các địa chỉ IP sẽ ảnh hưởng đến chi phí. Hầu hết các doanh nghiệp vừa và nhỏ thường lựa chọn các địa chỉ IP 1000 điểm nhằm dễ dàng kiểm soát chi phí. Trong khi một cấu trúc Ethernet thuần túy đòi hỏi một địa chỉ IP riêng cho mỗi thiết bị kết nối, cấu trúc serial-to-Ethernet có thêm lợi thế là kết hợp một vài thiết bị tới bộ chuyển đổi serial sang Ethernet với một địa chỉ IP duy nhất.
Giải pháp Serial-to-Ethernet
Vấn đề thực sự của IoT công nghiệp là kết nối một lượng lớn các thiết bị sử dụng các chuẩn kết nối và giao thức truyền thông khác nhau vào Internet. Giải pháp Serial-to-Ethernet khiến việc tích hợp các thiết bị vào hệ thống Ethernet trở nên dễ dàng hơn. Những giải pháp này tạo điều kiện thuận lợi để tối ưu hóa hiệu quả của các thiết bị hiện hữu, ngăn ngừa các sự cố và tạo ra các dịch vụ mới. Các bộ chuyển đổi serial và chuyển đổi giao thức là các giải pháp có khả năng kết nối các điểm cuối serial để thu thập dữ liệu và truyền tải chúng phục vụ hoạt động phân tích. Để tích hợp liền mạch, các nhà tích hợp hệ thống nên xử lý trên các gateway để quá trình triển khai, sử dụng và xử lý sự cố được dễ dàng đồng thời giảm thiểu chi phí.
Giải pháp của Moxa
Khi IoT phát triển, cấu trúc serial-to-Ethernet sẽ vẫn được duy trì. Các nhà tích hợp hệ thống cần lựa chọn giải pháp serial-to-Ethernet tốt nhất cho hệ thống mạng của mình dựa trên những tiến bộ công nghệ và chi phí. Để làm được điều này họ cần tìm kiếm những nhà cung cấp có thể cung cấp danh mục các giải pháp truyền thông công nghiệp đa dạng. Về khía cạnh này, Moxa - nhà sản xuất và cung cấp hàng đầu về các thiết bị kết nối serial sang Ethernet phát triển 2 dòng sản phẩm là Nport và Mgate. Bộ chuyển đổi serial sang Ethernet Nport có rất nhiều chế độ vận hành, được trang bị nhiều tính năng tiên tiến giúp đơn giản hóa quá trình vận hành, tối đa hóa lợi ích của kết nối serial sang Ethernet. Bộ chuyển đổi giao thức Mgate của Moxa cho phép chuyển đổi giao thức giữa SCADA/PLC và các thiết bị với các giao thức khác nhau. Dễ dàng cấu hình, bảng điều khiển web thân thiện với người sử dụng, dễ bảo trì, tích hợp giám sát và chẩn đoán, hoạt động ổn định là những tính năng vượt trội của Mgate so với những sản phẩm khác.
Tận dụng các thiết bị serial hiện hữu trong IoT
12/08/2017
Thay thế các thiết bị cũ – đó là suy nghĩ đầu tiên mà người ta nghĩ đến khi đề cập tới IoT. Một khái niệm […]
12/08/2017
12/08/2017
Phát triển nền tảng thu thập dữ liệu cho các ứng dụng IoT công nghiệpPhát triển nền tảng thu thập dữ liệu cho các ứng dụng IoT công nghiệp
Internet đang tác động vô cùng lớn tới cuộc sống của con người. Internet cho phép chúng ta giao tiếp, tương tác với nhau bằng những cách mà trước đó con người không thể tưởng tượng ra. Gần đây, xuất hiện thêm xu hướng Internet of Things (IoT) và đang trở nên vô cùng quan trọng đối với cuộc sống hàng ngày của chúng ta, quan trọng hơn cả Internet. Một trong những khả năng thú vị nhất trong các ứng dụng công nghiệp, được biết đến với tên gọi IoT công nghiệp, khả năng truyền thông và tương tác có thể được mở rộng ra đối với các thiết bị và mọi thứ như tự động hóa nhà máy, năng lượng tái tạo, lưới điện thông minh, giao thông thông minh và thậm chí là các ứng dụng dầu khí. Năm ngoái, Strategy Analytics đã công bố báo cáo dự báo rằng kết nối máy móc với máy móc sẽ tăng từ 368 triệu năm 2015 lên đến 2.1 tỷ năm 2022. Không còn nghi ngờ gì nữa, tiềm năng của IoT là vô cùng lớn. Tuy nhiên, để đạt được những tiềm năng này thì cần giải quyết một số vấn đề. Trong môi trường IoT công nghiệp thường có tình trạng một số thiết bị cùng chia sẻ một hệ thống mạng tuy nhiên các thiết bị khác nhau thường hỗ trợ các giao thức truyền thông khác nhau. Để IoT công nghiệp thực sự có ích thì các thiết bị khác nhau phải có khả năng chia sẻ thông tin và truyền thông một cách linh hoạt. Hiện tại, dữ liệu thu được từ các thiết bị và gửi tới máy chủ trung tâm. Ứng dụng có thể bao gồm một vài cho đến hàng trăm thậm chí hàng ngàn thiết bị tùy thuộc vào quy mô ứng dụng. Do đó, máy chủ phải xử lý dữ liệu để hỗ trợ con người ra quyết định. Vấn đề là những thiết bị khác nhau sử dụng những giao thức truyền thông khác nhau có thể khắc phục bằng cách viết những chương trình riêng để đảm bảo các thiết bị có thể giao tiếp với nhau. Tuy nhiên, cần lưu rằng đây là một quá trình tích hợp phức tạp, tốn kém chi phí làm kéo dài quá trình cài đặt, đây không phải là sự lựa chọn lý tưởng của các công ty thông minh. Mục đích cuối cùng không thể bỏ qua của IoT công nghiệp là biến cuộc sống trở nên dễ dàng hơn. Như nhà khoa học máy tính Michael Littman đã chỉ ra: “Nếu người dùng phải tìm hiểu các giao diện khác nhau của máy hút bụi, ổ khóa, vòi phun nước, đèn chiếu sáng, máy pha cà phê, thì thật khó để cho rằng cuộc sống của họ đang trở nên dễ dàng hơn”. IoT công nghiệp bao gồm nhiều lĩnh vực, mỗi lĩnh vực lại đòi hỏi chuyên môn khác nhau, do đó cần có các kỹ sư với những kiến thức nền tảng khác nhau để giải quyết những những dự án một cách hiệu quả. Ví dụ, nhiều người trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp rất am hiểu về các giao thức công nghiệp như Modbus nhưng lại không biết về công nghệ thông tin hoặc 4G LTE. Ngược lại, nhiều người trong lĩnh vực IT hiểu rất rõ về công nghệ truyền thông nhưng lại mơ hồ về các giao thức công nghiệp. Để giải quyết vấn đề này, các doanh nghiệp thường:- Dành một khoản chi phí lớn để đào tạo các kỹ sư của mình cách thức vận hành các thiết bị mà họ không hiểu rõ
- Tuyển dụng những nhân tài mới để bù đắp cho những chuyên môn và kiến thức còn thiếu.
Ngày càng nhiều lập trình viên IoT công nghiệp lường trước được các vấn đề nói trên khi xây dựng hạ tầng IoT công nghiệp. Cách thức giải quyết các vấn đề trên sẽ giúp triển khai thành công các ứng dụng IoT công nghiệp và công nghệ sử dung có thể giúp giảm chi phí. Đầu tiên, để giải quyết vấn đề nhức nhối của các doanh nghiệp và giúp họ triển khai thành công các ứng dụng IoT công nghiệp của mình, các thiết bị khác nhau phải chia sẻ thông tin và tương tác với nhau một các linh hoạt. Thứ hai, cần giải quyết vấn đề khi các kỹ sư làm việc với các giao thức mà họ chưa từng làm việc trước đó hoặc với những ứng dụng không thuộc chuyên môn của họ để khai thác hết tiềm năng của IoT công nghiệp. Tóm lại, giúp các doanh nghiệp tiết kiệm chi phí và rút ngắn thời gian từ khi nghiên cứu triển khai đến khi tung sản phẩm ra thị trường là mục tiêu quan trọng của IoT công nghiệp. Để giúp độc giả hiểu rõ hơn về những thách thức mà các doanh nghiệp phải đối mặt khi thực hiện dự án IoT công nghiệp, chúng tôi lấy ví dụ về trường hợp của một công ty quản lý năng lượng mặt trời điển hình và những vấn đề kỹ thuật mà công ty gặp phải. 
Công ty quản lý năng lượng mặt trời phải sản xuất phần mềm có khả năng mở rộng để phục vụ nhu cầu về năng lượng cho các hộ cư dân cho đến những tòa nhà quy mô lớn và những nhà máy năng lượng. Mục đích của phần mềm là xuất dữ liệu từ danh sách và hiển thị trên bảng điều khiển, cho phép người dùng và quản trị viên theo dõi được các thông tin: họ đã sản xuất ra bao nhiêu năng lượng cũng như tình trạng của các thiết bị cấp trường. Những công ty này cũng phải phân bổ nguồn lực kỹ thuật cho việc hiển thị thông tin trên bảng điều khiển thay vì phụ trách việc quản lý thiết bị từ xa và truyền tải dữ liệu từ hiện trường tới máy chủ trung tâm. Do đó, các giải pháp có thể hỗ trợ người dùng trong việc thu thập dữ liệu, quản lý thiết bị sẽ đem lại những lợi ích lớn nhất cho người dùng. 
Phần mềm ThingsPro được phát triển bởi Moxa là một trong những giải pháp giúp các doanh nghiệp giải quyết những vấn đề trên. ThingsPro được cài đặt trên các gateway cấp trường như dòng UC-8100 của Moxa có tính năng chủ yếu của là thu thập dữ liệu từ thiết bị cấp trường sau đó chuyển sang định dạng có thể giao tiếp máy chủ và cơ sở dữ liệu trung tâm. ThingsPro hiện có 2 tiện ích Data Logger và Wireless Manager giúp giải quyết vấn đề tương thích giữa các giao thức khác nhau cũng như giảm thiểu khối lượng công việc của các kỹ sư trong quá trình cài đặt. Data Logger chuyển đổi thông tin từ thiết bị đầu cuối khác do đó thông tin có thể được gửi tới cơ sở dữ liệu và được xử lý để doanh nghiệp có thể sử dụng. Wireless Manager hỗ trợ những người am hiểu về công nghệ tự động hóa trong quá trình kết nối các thiết bị cấp trường tới WAN bằng cách chuyển đổi công việc cho chúng. Kết quả là các kỹ sư không cần tốn thêm thời gian tìm hiểu về công nghệ kết nối không dây do đó họ có thể tập trung hơn vào việc thu thập dữ liệu từ thiết bị và phân tích dữ liệu nhằm đạt được mục tiêu cuối cùng của IoT công nghiệp. Điều này sẽ giúp các doanh nghiệp triển khai các thiết bị nhanh hơn, hoàn thành dự án nhanh hơn và phát triển một giải pháp hiệu quả hơn. 
IoT công nghiệp tiếp tục phát triển một cách nhanh chóng, nhu cầu đối với phần mềm ThingsPro cũng tăng lên bởi chúng hỗ trợ các doanh nghiệp trong việc xây dựng những giải pháp giúp rút ngắn khoảng thời gian phát triển và nghiên cứu, phát triển và tung sản phẩm ra thị trường thông qua tính năng hoạt động như một người quản lý không dây hỗ trợ những người không hiểu rõ về các giao thức ICT và tính năng data logger hỗ trợ những người không hiều biết về công nghệ tự động hóa. Hơn nữa, giải pháp này còn giúp tiết kiệm chi phí cho chủ đầu tư. Một trong những lý do chính là bởi vì Gateway được tích hợp module nhỏ gọn cùng với sự hỗ trợ từ ThingsPro sẽ hoạt động như một bộ định tuyến không dây và thực hiện được những tính năng ghi dữ liệu như một máy tính. Nhờ vậy, người dùng không phải mua thêm máy tính và bộ định tuyến không dây, do đó giúp tiết kiệm đáng kể chi phí. Hơn nữa để điều chỉnh các thiết bị Modbus khác nhau, mẫu Modbus có thể được tái sử dụng để bổ sung thêm các thiết bị Modbus mà không cần cấu hình hình lại. Cấu hình gateway hiện có và những cài đặt mẫu có thể được nhập và xuất cho phép triển khai nhanh hơn thông qua GUI. Cuối cùng, người dùng cũng có thể xử lý sự cố và duy trì lịch sử các file log của hệ thống qua ThingsPro.
Phát triển nền tảng thu thập dữ liệu cho các ứng dụng IoT công nghiệp
Internet đang tác động vô cùng lớn tới cuộc sống của con người. Internet cho phép chúng ta giao tiếp, tương tác với nhau bằng những cách mà trước đó con người không thể tưởng tượng ra. Gần đây, xuất hiện thêm xu hướng Internet of Things (IoT) và đang trở nên vô cùng quan trọng đối với cuộc sống hàng ngày của chúng ta, quan trọng hơn cả Internet. Một trong những khả năng thú vị nhất trong các ứng dụng công nghiệp, được biết đến với tên gọi IoT công nghiệp, khả năng truyền thông và tương tác có thể được mở rộng ra đối với các thiết bị và mọi thứ như tự động hóa nhà máy, năng lượng tái tạo, lưới điện thông minh, giao thông thông minh và thậm chí là các ứng dụng dầu khí. Năm ngoái, Strategy Analytics đã công bố báo cáo dự báo rằng kết nối máy móc với máy móc sẽ tăng từ 368 triệu năm 2015 lên đến 2.1 tỷ năm 2022. Không còn nghi ngờ gì nữa, tiềm năng của IoT là vô cùng lớn. Tuy nhiên, để đạt được những tiềm năng này thì cần giải quyết một số vấn đề. Trong môi trường IoT công nghiệp thường có tình trạng một số thiết bị cùng chia sẻ một hệ thống mạng tuy nhiên các thiết bị khác nhau thường hỗ trợ các giao thức truyền thông khác nhau. Để IoT công nghiệp thực sự có ích thì các thiết bị khác nhau phải có khả năng chia sẻ thông tin và truyền thông một cách linh hoạt. Hiện tại, dữ liệu thu được từ các thiết bị và gửi tới máy chủ trung tâm. Ứng dụng có thể bao gồm một vài cho đến hàng trăm thậm chí hàng ngàn thiết bị tùy thuộc vào quy mô ứng dụng. Do đó, máy chủ phải xử lý dữ liệu để hỗ trợ con người ra quyết định. Vấn đề là những thiết bị khác nhau sử dụng những giao thức truyền thông khác nhau có thể khắc phục bằng cách viết những chương trình riêng để đảm bảo các thiết bị có thể giao tiếp với nhau. Tuy nhiên, cần lưu rằng đây là một quá trình tích hợp phức tạp, tốn kém chi phí làm kéo dài quá trình cài đặt, đây không phải là sự lựa chọn lý tưởng của các công ty thông minh. Mục đích cuối cùng không thể bỏ qua của IoT công nghiệp là biến cuộc sống trở nên dễ dàng hơn. Như nhà khoa học máy tính Michael Littman đã chỉ ra: “Nếu người dùng phải tìm hiểu các giao diện khác nhau của máy hút bụi, ổ khóa, vòi phun nước, đèn chiếu sáng, máy pha cà phê, thì thật khó để cho rằng cuộc sống của họ đang trở nên dễ dàng hơn”. IoT công nghiệp bao gồm nhiều lĩnh vực, mỗi lĩnh vực lại đòi hỏi chuyên môn khác nhau, do đó cần có các kỹ sư với những kiến thức nền tảng khác nhau để giải quyết những những dự án một cách hiệu quả. Ví dụ, nhiều người trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp rất am hiểu về các giao thức công nghiệp như Modbus nhưng lại không biết về công nghệ thông tin hoặc 4G LTE. Ngược lại, nhiều người trong lĩnh vực IT hiểu rất rõ về công nghệ truyền thông nhưng lại mơ hồ về các giao thức công nghiệp. Để giải quyết vấn đề này, các doanh nghiệp thường:- Dành một khoản chi phí lớn để đào tạo các kỹ sư của mình cách thức vận hành các thiết bị mà họ không hiểu rõ
- Tuyển dụng những nhân tài mới để bù đắp cho những chuyên môn và kiến thức còn thiếu.
Công ty quản lý năng lượng mặt trời phải sản xuất phần mềm có khả năng mở rộng để phục vụ nhu cầu về năng lượng cho các hộ cư dân cho đến những tòa nhà quy mô lớn và những nhà máy năng lượng. Mục đích của phần mềm là xuất dữ liệu từ danh sách và hiển thị trên bảng điều khiển, cho phép người dùng và quản trị viên theo dõi được các thông tin: họ đã sản xuất ra bao nhiêu năng lượng cũng như tình trạng của các thiết bị cấp trường. Những công ty này cũng phải phân bổ nguồn lực kỹ thuật cho việc hiển thị thông tin trên bảng điều khiển thay vì phụ trách việc quản lý thiết bị từ xa và truyền tải dữ liệu từ hiện trường tới máy chủ trung tâm. Do đó, các giải pháp có thể hỗ trợ người dùng trong việc thu thập dữ liệu, quản lý thiết bị sẽ đem lại những lợi ích lớn nhất cho người dùng. Phần mềm ThingsPro được phát triển bởi Moxa là một trong những giải pháp giúp các doanh nghiệp giải quyết những vấn đề trên. ThingsPro được cài đặt trên các gateway cấp trường như dòng UC-8100 của Moxa có tính năng chủ yếu của là thu thập dữ liệu từ thiết bị cấp trường sau đó chuyển sang định dạng có thể giao tiếp máy chủ và cơ sở dữ liệu trung tâm. ThingsPro hiện có 2 tiện ích Data Logger và Wireless Manager giúp giải quyết vấn đề tương thích giữa các giao thức khác nhau cũng như giảm thiểu khối lượng công việc của các kỹ sư trong quá trình cài đặt. Data Logger chuyển đổi thông tin từ thiết bị đầu cuối khác do đó thông tin có thể được gửi tới cơ sở dữ liệu và được xử lý để doanh nghiệp có thể sử dụng. Wireless Manager hỗ trợ những người am hiểu về công nghệ tự động hóa trong quá trình kết nối các thiết bị cấp trường tới WAN bằng cách chuyển đổi công việc cho chúng. Kết quả là các kỹ sư không cần tốn thêm thời gian tìm hiểu về công nghệ kết nối không dây do đó họ có thể tập trung hơn vào việc thu thập dữ liệu từ thiết bị và phân tích dữ liệu nhằm đạt được mục tiêu cuối cùng của IoT công nghiệp. Điều này sẽ giúp các doanh nghiệp triển khai các thiết bị nhanh hơn, hoàn thành dự án nhanh hơn và phát triển một giải pháp hiệu quả hơn. IoT công nghiệp tiếp tục phát triển một cách nhanh chóng, nhu cầu đối với phần mềm ThingsPro cũng tăng lên bởi chúng hỗ trợ các doanh nghiệp trong việc xây dựng những giải pháp giúp rút ngắn khoảng thời gian phát triển và nghiên cứu, phát triển và tung sản phẩm ra thị trường thông qua tính năng hoạt động như một người quản lý không dây hỗ trợ những người không hiểu rõ về các giao thức ICT và tính năng data logger hỗ trợ những người không hiều biết về công nghệ tự động hóa. Hơn nữa, giải pháp này còn giúp tiết kiệm chi phí cho chủ đầu tư. Một trong những lý do chính là bởi vì Gateway được tích hợp module nhỏ gọn cùng với sự hỗ trợ từ ThingsPro sẽ hoạt động như một bộ định tuyến không dây và thực hiện được những tính năng ghi dữ liệu như một máy tính. Nhờ vậy, người dùng không phải mua thêm máy tính và bộ định tuyến không dây, do đó giúp tiết kiệm đáng kể chi phí. Hơn nữa để điều chỉnh các thiết bị Modbus khác nhau, mẫu Modbus có thể được tái sử dụng để bổ sung thêm các thiết bị Modbus mà không cần cấu hình hình lại. Cấu hình gateway hiện có và những cài đặt mẫu có thể được nhập và xuất cho phép triển khai nhanh hơn thông qua GUI. Cuối cùng, người dùng cũng có thể xử lý sự cố và duy trì lịch sử các file log của hệ thống qua ThingsPro.Phát triển nền tảng thu thập dữ liệu cho các ứng dụng IoT công nghiệp
12/08/2017
Internet đang tác động vô cùng lớn tới cuộc sống của con người. Internet cho phép chúng ta giao tiếp, tương tác với nhau bằng những […]
12/08/2017
12/08/2017
Hướng dẫn kết nối thiết bị vào IIoT ứng dụng trong các nhà máyHướng dẫn kết nối thiết bị vào IIoT ứng dụng trong các nhà máy
Công nghiệp thời đại Internet, hay còn được nhắc đến với khái niệm “Industry 4.0” hoặc “Indutrial IoT”, phần nhiều được nhìn nhận là một vấn đề rộng mang tới nhiều khái niệm hơn là những giải pháp thực tế. Tuy nhiên đối với tự động hóa nhà máy, nhằm giúp các nhà máy trở nên thông minh hơn, tăng cường khả năng kết nối và tự động hóa, thì khái niệm này trở nên thực tế hơn mang lại những lợi ích lớn về chất lượng sản phẩm, tối ưu hóa tài nguyên, an toàn và giảm thiểu chi phí. Moxa là một trong số những nhà sản xuất và cung cấp giải pháp nhằm đưa khái niệm IioT vào lĩnh vực sản xuất. Tóm tắt Mục đích của bài viết này là cung cấp một định nghĩa rõ ràng về Industrial 4.0 và Industrial IoT, sau đó đưa ra một hướng dẫn cụ thể cho cho các nhà vận hành và quản lý nhà máy trong việc thực hiện các giải pháp IIoT. Giới thiệu Định Nghĩa IIoTs: Khi nhắc đến “The Industrial Internert”, “IIoTs” hoặc Industrial 4.0 thì chúng có thể được hiểu theo nghĩa tương tự nhau. IIoT là một tiến trình phát triển và thống nhất các công nghệ nhằm kết nối các ứng dụng với ứng dụng, thiết bị với thiết bị và người với người thông qua Internet. Ngày nay, tự động hóa và cộng nghệ thông tin đang kết hợp các tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong 20 năm gần đây để giải quyết một số vấn đề toàn cầu trong lĩnh vực năng lượng, vận chuyển, hạ tầng đô thị và sản xuất. Trong thực tế, nhà máy được coi là một trong những nơi đầu tiên để khảo sát và triển khai IIoT. Các khái niệm kết nối biên, chuyển đổi giao thức và máy tính biên được sử dụng rộng rãi tại các nhà máy. Hiện nay, có 3 giai đoạn thiết kế và bốn bước triển khai IoT giúp các nhà quản lý vận nhành nhà máy nhanh chóng kết nối các thiết bị và làm nhà máy thông minh hơn. 1.Kết nối: IIoTs phụ thuộc vào khả năng kết nối rộng rãi và linh hoạt giữa các thiết bị, cảm biến, và các phần mềm điều khiển. Trong trường hợp tự động hóa nhà máy, thường sử dụng các phần mềm chấp hành sản xuất (Manufacturing Execution Software hoặc MES). Trước đây, sự phân chia giữa các bus trường, hệ thống mạng cấp nhà máy, mạng điều khiển và các lớp ứng dụng của các hoạt động công nghiệp được định nghĩa rõ ràng và riêng biệt. Điều này có lợi trong phân chia rõ ràng công việc giữa các cấp quản lý nhà máy và bộ phận IT, nhưng không phù hợp để tối ưu hóa khả năng hoạt động và mở rộng. Việc phân chia về giao thức dẫn đến những khó khăn khi một dây chuyền CNC cần kết nối với mạng điều khiển vì sự phức tạp, tốn kém và hạn chế về chức năng. Mặc dù đây là những sự thay đổi bước đầu, nhưng quan trọng là phải hiểu rõ cách thức các thiết bị đầu cuối, các giao thức, và các giao diện vật lý nó vẫn là yếu tố quan trọng đồng bộ được các thiết bị cuối, các giao thức và các giao diện vật lý được kiểm soát liên tục từ nhà máy cho tới tất cả các máy trạm ảo. Nói một cách ngắn gọn, kết nối là vấn đề đầu tiên và quan trọng nhất của IIoT. 2.Chuyển đổi dữ liệu thành thông tin: Các cơ sở sản xuất công nghiệp ngày nay tạo ra rất nhiều dữ liệu. Ví dụ, trong các nhà máy sản xuất ô tô, có thể có tới 8000 thiết bị được kết nối trong một mạng duy nhất. Trong sản xuất hàng tiêu dùng, con số này có thể vượt quá 12000. Trong cả hai trường hợp, các cảm biến chuyển động và vị trí ngày được kết nối với nhau nhiều hơn, thông qua các bộ cách ly PLC. Sau khi các thiết bị này được kết nối, thử thách đặt ra là đưa tất cả dữ liệu này vào hoạt động. Trong nhiều năm, các công ty dữ liệu doanh nghiệp tận dụng các cụm dữ liệu để mang sức mạnh của dữ liệu lớn từ nền tảng B2C kỹ thuật số (Business to Consumer) vào tự động hóa công nghiệp nhưng thành công rất hạn chế. Điều này phần lớn do sự thiếu kết nối, sự phức tạp của các nhà máy sản xuất và lượng dữ liệu được tạo ra trong một doanh nghiệp. Điều đó cho thấy, các cải tiến gần đây về tăng cường băng thông hệ thống mạng công nghiệp và ứng dụng các máy tính biên dạng mô đun cho phép các nhà máy dễ dàng điều chỉnh để đáp ứng được các luồng dữ liệu. Đây là lý do tại sao phải khảo sát kỹ càng và ước tính nhu cầu băng thông để lựa chọn nhà mạng đáp ứng đủ cho nhu cầu trong hiện tại và phát triển trong tương lai. Các nhà vận hành có thể nhanh nhanh chóng triển khai các giải pháp thông minh cho phép phân tích thời gian thực tại chỗ bộ để kết nối giữa mạng LAN tại nhà máy, mạng LAN điều khiển, và các hệ thống mạng mạng doanh nghiệp. Việc đảm bảo khả năng gia tăng kết nối giữa cấp nhà máy và khu vực điều khiển sẽ mang lại lợi ích đáng kết. Ví dụ, theo một nghiên cứu gần đây về công nghiệp 4.0 của McKinsey & Company, một công ty khoáng sản toàn cầu đã có thể chuyển các dữ liệu cục bộ được thu thập vào quá trình tối ưu hóa làm tăng năng suất 3,7% tương đương với 20 triệu đô la mỗi năm. Do lượng dữ liệu khổng lồ mà một hệ thống mạng có thể tạo ra trong một ngày, việc truyền dẫn và lưu trữ các dữ liệu trên hệ thống mạng công nghiệp không dễ dàng. Tuy nhiên, với các cải tiến và phát triển của các máy tính nhúng và các hệ thống mạng công nghiệp không dây, quá trình xử lý và lưu trữ “luồng dữ liệu” cho phép các hoạt động sản xuất từ nhỏ đến lớn dễ dàng ghi lại dữ liệu sản xuất của các năm dễ dàng, nhanh chóng cảnh bảo tới phòng điều khiển khi có bất kỳ sự cố nào xảy ra theo thời gian thực. Mục đích là biến dữ liệu thành thông tin cho phép các công ty gia tăng vòng đời sản phẩm theo từng năm, trong khi đó vẫn có thể ngăn ngừa được các nguy cơ lỗi hệ thống trước khi xảy ra. 3.Bảo mật: Tầng độ bảo mật của IIoT là yếu tố để phân biệt IIoT với IoT. Trong IIoT, tầng bảo mật làm việc như một cổng thông tin trung tâm nơi lưu trữ tất cả các dữ liệu thu thập được. Tại tầng bảo mật, các phân tích tùy chỉnh được thực hiện và cho phép các hệ thống máy móc tham gia vào quá trình tự học theo thời gian. Nói một cách đơn giản, các dữ liệu mạng được phân phối giữa các thiết bị khác nhau trong mạng LAN, chia sẻ băng thông của quá trình tính toán và bảo mật lên từng thiết bị trong mạng LAN. Hiện tượng nghẽn mạng được giảm thiểu. Điều này là do tầng bảo mật của cấu trúc IIoT, với tính chất phi thống trong mô hình quản lý và bảo mật khi chuyển lưu lượng từ một hệ thống mạng lớn sang hệ thống mạng của các thiết bị biên và nhóm các mạng con. Trong mô hình này, mỗi thiết bị đóng một vai trò trong bảo mật của hệ thống mạng lớn hơn và nhà quản lý cần xây dựng hệ thống mạng với khả năng dự phòng, thay thế tường lửa trong trường hợp hệ thống mạng có sự cố. Các bước triển khai IoT dưới dây sẽ chỉ ra các quy trình hợp lý cho các nhà máy và người vận hành khi thiết kế một giải pháp nhà máy thông minh nhằm mang tới một hệ thống mạng được kết nối và an toàn. Các bước triển khai IoT Xác định mục tiêu: Xác định rõ ràng mục tiêu hoạt động là bước đầu tiên để lựa chọn một giải pháp. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng dễ dàng. Nên cung cấp mục tiêu cho nhà cung cấp hoặc nhà tích hợp hệ thống một cách càng đơn giản càng tốt để các cuộc trao đổi kỹ thuật về kết nối và cấu trúc mạng được bắt đầu từ nền tảng.Bước 1: Đánh giá các yếu tố trở ngại
Xác định các thử thách và tồn tại có thể có do môi trường hoặc các vấn đề kỹ thuật. Hoặc là những yêu cầu về cải tiến quá trình được chỉ định bởi ban điều hành. Nói ngắn gọn, các yếu tố trở ngại có thể là các vấn đề cụ thể hoặc bao quát. Cụ thể như việc chuyển đổi một thiết bị hiệ hữu sang Ethernet hoặc bao quát như làm giảm chi phí sản xuất xuống 10% trong vòng 5 năm tới. Với mỗi trường hợp, việc trình bày các khó khăn và trở ngại tạo ra sự khác biệt lớn cho nhà cung cấp. Ví dụ: Một quản lý sản xuất của một công ty sản xuất máy triển khai một hệ thống nhà máy sản xuất tích hợp máy tính (Computer Integrated Manufacturing – CIM) nhiều năm trước. Hiện nay, công ty này được mua lại và các quy trình của nó phải được tích hợp với hoạt động của công ty mới, bao gồm MES cũng như các tiêu chuẩn điều khiến quá trình vận hành. Hệ thống CIM đã lắp đặt không đáp ứng được các yêu cầu hiện tại và dẫn tới giảm khả năng vận hành. Thay thế toàn CIM không phải là một lựa chọn, nhưng nhà máy cần phải hoạt động có hiệu quả hơn và tương tác tốt hơn với quy trình hoạt động của toàn bộ công ty. Người quản lý cần một giải pháp cung cấp quá trình giảm sát các điều kiện kết nối thông minh giúp tối ưu hệ thống CIM hiện hữu và kết nối tới MES mới.Bước 2: Phát triển và Ưu tiến các mục tiêu hoạt động
Phát triển các mục tiêu hoạt động xung quanh các yếu tố trở ngại, và ưu tiến chúng theo thứ tự quan trọng. Ngoài ra ưu tiên các mục tiêu hoạt động cho phép các nhà tích hợp và nhà cung cấp có thể lựa chọn giải pháp nhà máy thông minh linh hoạt nhất. Điều này đảm bảo rằng các mục tiêu hoạt động sẽ đáp ứng khi hoàn thành dự án, và trong chi phí vận hành và bảo dưỡng trong dài hạn được tính đến nếu có nhu cầu mở rộng hoặc cắt giảm trong tương lai. 
Ví dụ: Một quản đốc cho một công ty nước giải khát phải cắt giảm chi phí lao động, đồng thời kết nối các dây chuyền đóng chai cũ tới hệ thống MES mới để cho phép điều khiển và giám sát ở cả cấp độ doanh nghiệp và quản lý. Sau khi xác định vấn đề chính là thiếu khả năng điều khiển và giám sát trên dây chuyền, vị quản đốc này đã kết luận rằng cần ưu tiên tối đa hóa khả năng giám sát của tất cả các dây chuyền từ 1 đến 8 theo thời gian thực trên bảng điều khiển của nhà máy. Từ đây, các cảm biến và các giao thức được kiểm tra để xem xác giải pháp và các công nghệ có thể kết nối các loại cảm biến và thiết bị truyền động tới hệ thống SCADA hay không.Bước 3: Hiểu rõ về khả năng tương tác của các quá trình chủ chốt
Một vấn đề khó khăn chính trong kết nối của nhà máy thông minh là sự phân mảnh giao thức. Tùy thuộc vào quy trình vận hành cụ thể, có thể có nhiều giao thức tự động hóa khác nhau cần được kết nối để đạt được mục tiêu đề ra. Cần làm việc với các bộ phận nôi bộ để lưu và tổ chức lại toàn bộ thiết bị được sử dụng trong giải pháp. Từ đây, liệt kê các giao thức, các giao diện vật lý, vị trí thiết bị, và vai trò vận hành. Ngoài ra, cần hiểu rõ các hạn chế của từng công nghệ, từng thiết bị. Kiểm tra mạng: Một trong những trở ngại và cũng là mục tiêu là xác định rõ ràng các thành phần liên quan được kết nối. Hơn 30 năm trước, MOXA đã triển khai hoạt động của công ty từ khái niệm đến thực tế bằng cách vận dụng chuyên môn của mình như là một nhà cung cấp các giải pháp kết nối mạng IoT. 
Bước 4: Chọn bị kết nối phù hợp
Lợi ích mang lại cho hệ thống: Quy trình xác nhận bất kỳ khoản đầu tư nào có thể là một vấn đề khó khăn, đặc biệt là đối với quản lý cấp cao của một công ty lớn khi chuyên môn chính của nó tập trung vào một hoạt động sản xuất cụ thể, là một phần nhỏ của một quy mô kinh doanh lớn hơn. Khám phá những tiềm năng của một giải pháp kết nối thông minh cho các nhà máy, giải pháp đầu tư vào nhà máy thông minh yêu cầu phải xác định rõ ràng, cũng như chi phí hoạt động dự kiến và phải thật tiết kiệm. Ngoài ra bằng cách lập kế hoạch tiết kiệm một cách cẩn thận, kết hợp với thời hạn hoàn vốn đầu tư ban đầu, chúng ta có thể tính toán trước được mọi loại chi phí liên quan. Một nhà quản lý nhà máy trong một phân xưởng sản xuất chất bán dẫn cỡ nhỏ vừa trải qua những quá trình đồng nhất tất cả các thiết bị hiện hữu một cách cẩn thận theo đầu vào của thiết bị: tên, địa điểm, giao thức, giao diện vật lý, và địa điểm nhà máy. Bây giờ, người quản lý nhà máy có thể kiểm tra giải pháp tốt nhất cho doanh nghiệp cần trang bị với những hiểu biết về một lượng lớn các giải pháp đang thực hiện và mang lại những lợi ích khác nhau. Người quản lý sẽ phải cân nhắc giải pháp tốt nhất có thể để giảm thời gian dừng lỗi, chi phí lao động, và tất cả các chi phí phát sinh khác, và cho việc tối đa hóa lợi ích. Với kinh nghiệm và sự hiểu biết có hệ thống về một số lượng lớn các dự án trong một nhà máy thông minh tin cậy và thực tế. Moxa có thể đưa ra một bộ công cụ có thể xử lý và đề xuất một loạt các phương án xây dựng một nhà máy thông minh. Chúng tôi sẽ giúp bạn về công nghệ và chi phí để doanh nghiệp không phải suy nghĩ nhiều khi quyết định đầu tư vào một nhà máy thông minh. Chúng tôi có thể giúp bạn:- Tính toán chi phí khi máy móc dừng hoạt động do lỗi
- Đánh giá khoản tiết kiệm hàng năm khi đầu tư nâng cấp cho IIoT
- Tính toán chu kỳ lợi tức khi đầu tư vào IIoT.
Công cụ tính toán chu kỳ lợi tức cho nhà máy thông minh http://pages.moxa.com/IIoT-Payback-Calculator.html Tải Workbook kết nối IoT công nghiệp tại đây.
Hướng dẫn kết nối thiết bị vào IIoT ứng dụng trong các nhà máy
Công nghiệp thời đại Internet, hay còn được nhắc đến với khái niệm “Industry 4.0” hoặc “Indutrial IoT”, phần nhiều được nhìn nhận là một vấn đề rộng mang tới nhiều khái niệm hơn là những giải pháp thực tế. Tuy nhiên đối với tự động hóa nhà máy, nhằm giúp các nhà máy trở nên thông minh hơn, tăng cường khả năng kết nối và tự động hóa, thì khái niệm này trở nên thực tế hơn mang lại những lợi ích lớn về chất lượng sản phẩm, tối ưu hóa tài nguyên, an toàn và giảm thiểu chi phí. Moxa là một trong số những nhà sản xuất và cung cấp giải pháp nhằm đưa khái niệm IioT vào lĩnh vực sản xuất. Tóm tắt Mục đích của bài viết này là cung cấp một định nghĩa rõ ràng về Industrial 4.0 và Industrial IoT, sau đó đưa ra một hướng dẫn cụ thể cho cho các nhà vận hành và quản lý nhà máy trong việc thực hiện các giải pháp IIoT. Giới thiệu Định Nghĩa IIoTs: Khi nhắc đến “The Industrial Internert”, “IIoTs” hoặc Industrial 4.0 thì chúng có thể được hiểu theo nghĩa tương tự nhau. IIoT là một tiến trình phát triển và thống nhất các công nghệ nhằm kết nối các ứng dụng với ứng dụng, thiết bị với thiết bị và người với người thông qua Internet. Ngày nay, tự động hóa và cộng nghệ thông tin đang kết hợp các tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong 20 năm gần đây để giải quyết một số vấn đề toàn cầu trong lĩnh vực năng lượng, vận chuyển, hạ tầng đô thị và sản xuất. Trong thực tế, nhà máy được coi là một trong những nơi đầu tiên để khảo sát và triển khai IIoT. Các khái niệm kết nối biên, chuyển đổi giao thức và máy tính biên được sử dụng rộng rãi tại các nhà máy. Hiện nay, có 3 giai đoạn thiết kế và bốn bước triển khai IoT giúp các nhà quản lý vận nhành nhà máy nhanh chóng kết nối các thiết bị và làm nhà máy thông minh hơn. 1.Kết nối: IIoTs phụ thuộc vào khả năng kết nối rộng rãi và linh hoạt giữa các thiết bị, cảm biến, và các phần mềm điều khiển. Trong trường hợp tự động hóa nhà máy, thường sử dụng các phần mềm chấp hành sản xuất (Manufacturing Execution Software hoặc MES). Trước đây, sự phân chia giữa các bus trường, hệ thống mạng cấp nhà máy, mạng điều khiển và các lớp ứng dụng của các hoạt động công nghiệp được định nghĩa rõ ràng và riêng biệt. Điều này có lợi trong phân chia rõ ràng công việc giữa các cấp quản lý nhà máy và bộ phận IT, nhưng không phù hợp để tối ưu hóa khả năng hoạt động và mở rộng. Việc phân chia về giao thức dẫn đến những khó khăn khi một dây chuyền CNC cần kết nối với mạng điều khiển vì sự phức tạp, tốn kém và hạn chế về chức năng. Mặc dù đây là những sự thay đổi bước đầu, nhưng quan trọng là phải hiểu rõ cách thức các thiết bị đầu cuối, các giao thức, và các giao diện vật lý nó vẫn là yếu tố quan trọng đồng bộ được các thiết bị cuối, các giao thức và các giao diện vật lý được kiểm soát liên tục từ nhà máy cho tới tất cả các máy trạm ảo. Nói một cách ngắn gọn, kết nối là vấn đề đầu tiên và quan trọng nhất của IIoT. 2.Chuyển đổi dữ liệu thành thông tin: Các cơ sở sản xuất công nghiệp ngày nay tạo ra rất nhiều dữ liệu. Ví dụ, trong các nhà máy sản xuất ô tô, có thể có tới 8000 thiết bị được kết nối trong một mạng duy nhất. Trong sản xuất hàng tiêu dùng, con số này có thể vượt quá 12000. Trong cả hai trường hợp, các cảm biến chuyển động và vị trí ngày được kết nối với nhau nhiều hơn, thông qua các bộ cách ly PLC. Sau khi các thiết bị này được kết nối, thử thách đặt ra là đưa tất cả dữ liệu này vào hoạt động. Trong nhiều năm, các công ty dữ liệu doanh nghiệp tận dụng các cụm dữ liệu để mang sức mạnh của dữ liệu lớn từ nền tảng B2C kỹ thuật số (Business to Consumer) vào tự động hóa công nghiệp nhưng thành công rất hạn chế. Điều này phần lớn do sự thiếu kết nối, sự phức tạp của các nhà máy sản xuất và lượng dữ liệu được tạo ra trong một doanh nghiệp. Điều đó cho thấy, các cải tiến gần đây về tăng cường băng thông hệ thống mạng công nghiệp và ứng dụng các máy tính biên dạng mô đun cho phép các nhà máy dễ dàng điều chỉnh để đáp ứng được các luồng dữ liệu. Đây là lý do tại sao phải khảo sát kỹ càng và ước tính nhu cầu băng thông để lựa chọn nhà mạng đáp ứng đủ cho nhu cầu trong hiện tại và phát triển trong tương lai. Các nhà vận hành có thể nhanh nhanh chóng triển khai các giải pháp thông minh cho phép phân tích thời gian thực tại chỗ bộ để kết nối giữa mạng LAN tại nhà máy, mạng LAN điều khiển, và các hệ thống mạng mạng doanh nghiệp. Việc đảm bảo khả năng gia tăng kết nối giữa cấp nhà máy và khu vực điều khiển sẽ mang lại lợi ích đáng kết. Ví dụ, theo một nghiên cứu gần đây về công nghiệp 4.0 của McKinsey & Company, một công ty khoáng sản toàn cầu đã có thể chuyển các dữ liệu cục bộ được thu thập vào quá trình tối ưu hóa làm tăng năng suất 3,7% tương đương với 20 triệu đô la mỗi năm. Do lượng dữ liệu khổng lồ mà một hệ thống mạng có thể tạo ra trong một ngày, việc truyền dẫn và lưu trữ các dữ liệu trên hệ thống mạng công nghiệp không dễ dàng. Tuy nhiên, với các cải tiến và phát triển của các máy tính nhúng và các hệ thống mạng công nghiệp không dây, quá trình xử lý và lưu trữ “luồng dữ liệu” cho phép các hoạt động sản xuất từ nhỏ đến lớn dễ dàng ghi lại dữ liệu sản xuất của các năm dễ dàng, nhanh chóng cảnh bảo tới phòng điều khiển khi có bất kỳ sự cố nào xảy ra theo thời gian thực. Mục đích là biến dữ liệu thành thông tin cho phép các công ty gia tăng vòng đời sản phẩm theo từng năm, trong khi đó vẫn có thể ngăn ngừa được các nguy cơ lỗi hệ thống trước khi xảy ra. 3.Bảo mật: Tầng độ bảo mật của IIoT là yếu tố để phân biệt IIoT với IoT. Trong IIoT, tầng bảo mật làm việc như một cổng thông tin trung tâm nơi lưu trữ tất cả các dữ liệu thu thập được. Tại tầng bảo mật, các phân tích tùy chỉnh được thực hiện và cho phép các hệ thống máy móc tham gia vào quá trình tự học theo thời gian. Nói một cách đơn giản, các dữ liệu mạng được phân phối giữa các thiết bị khác nhau trong mạng LAN, chia sẻ băng thông của quá trình tính toán và bảo mật lên từng thiết bị trong mạng LAN. Hiện tượng nghẽn mạng được giảm thiểu. Điều này là do tầng bảo mật của cấu trúc IIoT, với tính chất phi thống trong mô hình quản lý và bảo mật khi chuyển lưu lượng từ một hệ thống mạng lớn sang hệ thống mạng của các thiết bị biên và nhóm các mạng con. Trong mô hình này, mỗi thiết bị đóng một vai trò trong bảo mật của hệ thống mạng lớn hơn và nhà quản lý cần xây dựng hệ thống mạng với khả năng dự phòng, thay thế tường lửa trong trường hợp hệ thống mạng có sự cố. Các bước triển khai IoT dưới dây sẽ chỉ ra các quy trình hợp lý cho các nhà máy và người vận hành khi thiết kế một giải pháp nhà máy thông minh nhằm mang tới một hệ thống mạng được kết nối và an toàn. Các bước triển khai IoT Xác định mục tiêu: Xác định rõ ràng mục tiêu hoạt động là bước đầu tiên để lựa chọn một giải pháp. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng dễ dàng. Nên cung cấp mục tiêu cho nhà cung cấp hoặc nhà tích hợp hệ thống một cách càng đơn giản càng tốt để các cuộc trao đổi kỹ thuật về kết nối và cấu trúc mạng được bắt đầu từ nền tảng.Bước 1: Đánh giá các yếu tố trở ngại
Xác định các thử thách và tồn tại có thể có do môi trường hoặc các vấn đề kỹ thuật. Hoặc là những yêu cầu về cải tiến quá trình được chỉ định bởi ban điều hành. Nói ngắn gọn, các yếu tố trở ngại có thể là các vấn đề cụ thể hoặc bao quát. Cụ thể như việc chuyển đổi một thiết bị hiệ hữu sang Ethernet hoặc bao quát như làm giảm chi phí sản xuất xuống 10% trong vòng 5 năm tới. Với mỗi trường hợp, việc trình bày các khó khăn và trở ngại tạo ra sự khác biệt lớn cho nhà cung cấp. Ví dụ: Một quản lý sản xuất của một công ty sản xuất máy triển khai một hệ thống nhà máy sản xuất tích hợp máy tính (Computer Integrated Manufacturing – CIM) nhiều năm trước. Hiện nay, công ty này được mua lại và các quy trình của nó phải được tích hợp với hoạt động của công ty mới, bao gồm MES cũng như các tiêu chuẩn điều khiến quá trình vận hành. Hệ thống CIM đã lắp đặt không đáp ứng được các yêu cầu hiện tại và dẫn tới giảm khả năng vận hành. Thay thế toàn CIM không phải là một lựa chọn, nhưng nhà máy cần phải hoạt động có hiệu quả hơn và tương tác tốt hơn với quy trình hoạt động của toàn bộ công ty. Người quản lý cần một giải pháp cung cấp quá trình giảm sát các điều kiện kết nối thông minh giúp tối ưu hệ thống CIM hiện hữu và kết nối tới MES mới.Bước 2: Phát triển và Ưu tiến các mục tiêu hoạt động
Phát triển các mục tiêu hoạt động xung quanh các yếu tố trở ngại, và ưu tiến chúng theo thứ tự quan trọng. Ngoài ra ưu tiên các mục tiêu hoạt động cho phép các nhà tích hợp và nhà cung cấp có thể lựa chọn giải pháp nhà máy thông minh linh hoạt nhất. Điều này đảm bảo rằng các mục tiêu hoạt động sẽ đáp ứng khi hoàn thành dự án, và trong chi phí vận hành và bảo dưỡng trong dài hạn được tính đến nếu có nhu cầu mở rộng hoặc cắt giảm trong tương lai. Ví dụ: Một quản đốc cho một công ty nước giải khát phải cắt giảm chi phí lao động, đồng thời kết nối các dây chuyền đóng chai cũ tới hệ thống MES mới để cho phép điều khiển và giám sát ở cả cấp độ doanh nghiệp và quản lý. Sau khi xác định vấn đề chính là thiếu khả năng điều khiển và giám sát trên dây chuyền, vị quản đốc này đã kết luận rằng cần ưu tiên tối đa hóa khả năng giám sát của tất cả các dây chuyền từ 1 đến 8 theo thời gian thực trên bảng điều khiển của nhà máy. Từ đây, các cảm biến và các giao thức được kiểm tra để xem xác giải pháp và các công nghệ có thể kết nối các loại cảm biến và thiết bị truyền động tới hệ thống SCADA hay không.Bước 3: Hiểu rõ về khả năng tương tác của các quá trình chủ chốt
Một vấn đề khó khăn chính trong kết nối của nhà máy thông minh là sự phân mảnh giao thức. Tùy thuộc vào quy trình vận hành cụ thể, có thể có nhiều giao thức tự động hóa khác nhau cần được kết nối để đạt được mục tiêu đề ra. Cần làm việc với các bộ phận nôi bộ để lưu và tổ chức lại toàn bộ thiết bị được sử dụng trong giải pháp. Từ đây, liệt kê các giao thức, các giao diện vật lý, vị trí thiết bị, và vai trò vận hành. Ngoài ra, cần hiểu rõ các hạn chế của từng công nghệ, từng thiết bị. Kiểm tra mạng: Một trong những trở ngại và cũng là mục tiêu là xác định rõ ràng các thành phần liên quan được kết nối. Hơn 30 năm trước, MOXA đã triển khai hoạt động của công ty từ khái niệm đến thực tế bằng cách vận dụng chuyên môn của mình như là một nhà cung cấp các giải pháp kết nối mạng IoT.Bước 4: Chọn bị kết nối phù hợp
Lợi ích mang lại cho hệ thống: Quy trình xác nhận bất kỳ khoản đầu tư nào có thể là một vấn đề khó khăn, đặc biệt là đối với quản lý cấp cao của một công ty lớn khi chuyên môn chính của nó tập trung vào một hoạt động sản xuất cụ thể, là một phần nhỏ của một quy mô kinh doanh lớn hơn. Khám phá những tiềm năng của một giải pháp kết nối thông minh cho các nhà máy, giải pháp đầu tư vào nhà máy thông minh yêu cầu phải xác định rõ ràng, cũng như chi phí hoạt động dự kiến và phải thật tiết kiệm. Ngoài ra bằng cách lập kế hoạch tiết kiệm một cách cẩn thận, kết hợp với thời hạn hoàn vốn đầu tư ban đầu, chúng ta có thể tính toán trước được mọi loại chi phí liên quan. Một nhà quản lý nhà máy trong một phân xưởng sản xuất chất bán dẫn cỡ nhỏ vừa trải qua những quá trình đồng nhất tất cả các thiết bị hiện hữu một cách cẩn thận theo đầu vào của thiết bị: tên, địa điểm, giao thức, giao diện vật lý, và địa điểm nhà máy. Bây giờ, người quản lý nhà máy có thể kiểm tra giải pháp tốt nhất cho doanh nghiệp cần trang bị với những hiểu biết về một lượng lớn các giải pháp đang thực hiện và mang lại những lợi ích khác nhau. Người quản lý sẽ phải cân nhắc giải pháp tốt nhất có thể để giảm thời gian dừng lỗi, chi phí lao động, và tất cả các chi phí phát sinh khác, và cho việc tối đa hóa lợi ích. Với kinh nghiệm và sự hiểu biết có hệ thống về một số lượng lớn các dự án trong một nhà máy thông minh tin cậy và thực tế. Moxa có thể đưa ra một bộ công cụ có thể xử lý và đề xuất một loạt các phương án xây dựng một nhà máy thông minh. Chúng tôi sẽ giúp bạn về công nghệ và chi phí để doanh nghiệp không phải suy nghĩ nhiều khi quyết định đầu tư vào một nhà máy thông minh. Chúng tôi có thể giúp bạn:- Tính toán chi phí khi máy móc dừng hoạt động do lỗi
- Đánh giá khoản tiết kiệm hàng năm khi đầu tư nâng cấp cho IIoT
- Tính toán chu kỳ lợi tức khi đầu tư vào IIoT.
Hướng dẫn kết nối thiết bị vào IIoT ứng dụng trong các nhà máy
12/08/2017
Công nghiệp thời đại Internet, hay còn được nhắc đến với khái niệm “Industry 4.0” hoặc “Indutrial IoT”, phần nhiều được nhìn nhận là một vấn […]
12/08/2017
12/08/2017
3 điều cần lưu ý khi kết nối thiết bị serial vào IIoT3 điều cần lưu ý khi kết nối thiết bị serial vào IIoT
Tiềm năng của các thiết bị serial vẫn còn khá nhiều và chưa được khai thác hết. Trong kỷ nguyên IIoT, thời gian chưa bao giờ là yếu tố thuận lợi cho các nhà quản lý để khai thác được nhiều giá trị từ các thiết bị serial mà họ sử dụng. Có một cách làm việc đó là kết nối các thiết bị vào Internet nhằm khai thác các thông tin và tiềm năng chưa được sử dụng từ quá trình hiện hữu. Nhiều ứng dụng đang gặt hái những lợi ích từ việc tích hợp thiết bị seriel vào các mạng IP, các thông tin chưa được khai thác trước đây được mở khóa nhằm sắp xếp và tối ưu hóa các hoạt động tốt hơn. Có một số lợi thế khi kết nối các thiết bị vào Internet, nhưng phải lên trước kế hoạch hoạt động. Trong bài viết này, chúng tôi nhấn mạnh 3 tính năng quan trọng khi triển khai một ứng dụng có sự kết hợp của các thiết bị serial – to – Ethernet. Bắt đầu kết nối Serial Device servers ( hay thường được gọi là bộ chuyển đổi serial sang Ethernet) có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị serial hiện hữu và mạng Ethernet. Chúng có 2 giao diện là giao diện serial ở cổng vào (input) và giao diện Ethernet ở cổng ra (output).Serial Device Servers sử dụng cổng COM ảo nhằm cho phép dữ liệu từ thiết bị serial hiện hữu được truyền tải thông qua mạng đến hệ thống SCADA. Hơn thế nữa, serial device server còn hỗ trợ chế độ “raw socket”, với chế độ này các gói dữ liệu vào gói tin TCP hoặc UDP được phân tách minh bạch. Hầu hết hệ thống SCADA và OPC servers hỗ trợ trình điều khiển đóng gói tin Ethernet, làm việc với các serial device server để nhận những giao thức đặc biệt. Bạn vẫn có thê xử lý được vấn đề về giao thức bằng cách thủ công như trước đây song các thiết bị serial device server có thể giúp bạn truyền tải dữ liệu đến mạng Ethernet với ít công sức hơn. Những điểm mấu chốt cần được xem xét khi sử dụng serial device server nhằm hỗ trợ các ứng dụng đám mây của IoT là: multiple polling, các giao thức đặc trưng và băng thông 1.Multiple polling Hệ thống SCADA và các ứng dụng đám mây điều khiển từ xa có thể gửi một số lệnh gần như cùng lúc với nhau đến cùng thiết bị serial server. Vì lý do này thiết bị serial server cần phải được hỗ trợ FIFO( First in, first out) đối với dãy hàng đợi để xử lý các truy vấn.. Truy vấn đầu tiên trong hàng đợi sẽ được gửi đến các serial device server trước, các truy vấn tiếp theo đó sẽ đợi trong hàng đợi FIFO bên trong thiết bị serial. Khi thiết bị serial server nhận phản hồi từ cái thiết bị serial nó sẽ gửi tiếp phản hồi đến hệ thống SCADA hoặc ứng dụng đám mây có liên quan và xử lý truy vấn tiếp theo trong hàng đợi FIFO. Loại xử lý lệnh theo lệnh này rất quan trọng trong ứng dụng IoT multiple Polling vì một số lượng khá lớn các thiết bị serial hỗ trợ giao thức đặc trưng. Nếu không có thiế kế này, thiết bị cần có 1 gateway IoT hỗ trợ multiple polling. 
2.Giao thức đặc trưng Vì nhiều thiết bị serial sử dụng giao thức đặc trưng, nên các thiết bị này phải chuyển đổi dữ liệu serial sang gói tin Ethernet đúng cách. Nhiều thiết bị serial server hỗ trợ chế độ raw socket và TCP server có thể xử lý các loại chuyển đổi. Vấn đề là các thiết bị serial server có thể không biết cách nào là tốt nhất để phân chia dữ liệu serial thành những gói tin TCP riêng lẻ. Các thiết bị serial server không hiểu định dạng dữ liệu serial đặc trưng, vì vậy chúng có thể chia nhỏ một phản hồi từ một thiết bị serial thành hai hoặc nhiều gói tin TCP. Khi các gói tin được giải nén bằng hệ thống SCADA hoặc ứng dụng đám mây, chúng sẽ bị từ chối vì dữ liệu serial được đóng gói không tuân theo định dạng mong muốn. Hệ thống SCADA hoặc ứng dụng đám mây nhìn chung sẽ mong đợi sự đáp ứng của thiết bị serial server đơn lẻ được gói gọn trong một gói tin TCP duy nhất. Để đảm bảo rằng việc này được xử lý đúng cách, các serial device server cần hỗ trợ các tùy chọn đóng gói dữ liệu linh hoạt vì các giao thức đặc trưng khác nhau có các định dạng dữ liệu khác nhau. Ví dụ, độ dài dữ liệu cố định hoặc ký tự phân cách đặc biệt có thể được sử dụng để xác định các phản hồi từ các thiết bị serial đơn lẻ. Trong tường hợp này, thiết bị serial server sẽ tiếp tục nhận dữ liệu từ thiết bị nối tiếp cho đến khi nó nhận được số lượng dữ liệu mong đợi hoặc dấu phân tách cấu hình sẵn, và sau đó chỉ truyền dữ liệu qua mạng Ethernet. Nếu thiết bị serial không hỗ trợ các tùy chọn đóng gói gói tin, nhà vận hành sẽ phải phát triển các ứng dụng phần mềm SCADA phức tạp để xử lý các gói tin TCP đúng cách. Việc phát triển loại phần mềm chuyên dụng này làm lãng phí thời gian, tiền bạc và cũng có thể tạo ra lỗi trong hệ thống. 
3.Băng thông Các serial device server được sử dụng để gửi dữ liệu thiết bị serial trở lại phòng điều khiển hoặc ứng dụng đám mây cần phải mở một kết nối từ xa trước khi có thể truyền dữ liệu serial. Nếu một lượng lớn thiết bị serial được kết nối đến cùng 1 mạng, kết nối sẽ yêu cầu nhiều tài nguyên trong phòng điều khiển hoặc ứng dụng đám mây. Để xử lý các số lượng lớn các kết nối từ xa đúng cách, các serial device server nên hỗ trợ tính năng kiểm soát kết nối linh hoạt. Cách tốt nhất để thực hiện điều này là chỉ mở kết nối khi dữ liệu serial được nhận từ một thiết bị nào đó. Khi việc truyền tải dữ liệu hoàn thành, thiết bị serial server nên đóng các kết nối ngay lập tức. Nếu không có hỗ trợ cho việc kiểm soát kết nối linh hoạt, nhà vận hành sẽ cần phải dành thêm thời gian xử lý các kết nối tại trang web trung tâm hoặc ứng dụng đám mây. 
3 điều cần lưu ý khi kết nối thiết bị serial vào IIoT
Tiềm năng của các thiết bị serial vẫn còn khá nhiều và chưa được khai thác hết. Trong kỷ nguyên IIoT, thời gian chưa bao giờ là yếu tố thuận lợi cho các nhà quản lý để khai thác được nhiều giá trị từ các thiết bị serial mà họ sử dụng. Có một cách làm việc đó là kết nối các thiết bị vào Internet nhằm khai thác các thông tin và tiềm năng chưa được sử dụng từ quá trình hiện hữu. Nhiều ứng dụng đang gặt hái những lợi ích từ việc tích hợp thiết bị seriel vào các mạng IP, các thông tin chưa được khai thác trước đây được mở khóa nhằm sắp xếp và tối ưu hóa các hoạt động tốt hơn. Có một số lợi thế khi kết nối các thiết bị vào Internet, nhưng phải lên trước kế hoạch hoạt động. Trong bài viết này, chúng tôi nhấn mạnh 3 tính năng quan trọng khi triển khai một ứng dụng có sự kết hợp của các thiết bị serial – to – Ethernet. Bắt đầu kết nối Serial Device servers ( hay thường được gọi là bộ chuyển đổi serial sang Ethernet) có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị serial hiện hữu và mạng Ethernet. Chúng có 2 giao diện là giao diện serial ở cổng vào (input) và giao diện Ethernet ở cổng ra (output).Serial Device Servers sử dụng cổng COM ảo nhằm cho phép dữ liệu từ thiết bị serial hiện hữu được truyền tải thông qua mạng đến hệ thống SCADA. Hơn thế nữa, serial device server còn hỗ trợ chế độ “raw socket”, với chế độ này các gói dữ liệu vào gói tin TCP hoặc UDP được phân tách minh bạch. Hầu hết hệ thống SCADA và OPC servers hỗ trợ trình điều khiển đóng gói tin Ethernet, làm việc với các serial device server để nhận những giao thức đặc biệt. Bạn vẫn có thê xử lý được vấn đề về giao thức bằng cách thủ công như trước đây song các thiết bị serial device server có thể giúp bạn truyền tải dữ liệu đến mạng Ethernet với ít công sức hơn. Những điểm mấu chốt cần được xem xét khi sử dụng serial device server nhằm hỗ trợ các ứng dụng đám mây của IoT là: multiple polling, các giao thức đặc trưng và băng thông 1.Multiple polling Hệ thống SCADA và các ứng dụng đám mây điều khiển từ xa có thể gửi một số lệnh gần như cùng lúc với nhau đến cùng thiết bị serial server. Vì lý do này thiết bị serial server cần phải được hỗ trợ FIFO( First in, first out) đối với dãy hàng đợi để xử lý các truy vấn.. Truy vấn đầu tiên trong hàng đợi sẽ được gửi đến các serial device server trước, các truy vấn tiếp theo đó sẽ đợi trong hàng đợi FIFO bên trong thiết bị serial. Khi thiết bị serial server nhận phản hồi từ cái thiết bị serial nó sẽ gửi tiếp phản hồi đến hệ thống SCADA hoặc ứng dụng đám mây có liên quan và xử lý truy vấn tiếp theo trong hàng đợi FIFO. Loại xử lý lệnh theo lệnh này rất quan trọng trong ứng dụng IoT multiple Polling vì một số lượng khá lớn các thiết bị serial hỗ trợ giao thức đặc trưng. Nếu không có thiế kế này, thiết bị cần có 1 gateway IoT hỗ trợ multiple polling. 2.Giao thức đặc trưng Vì nhiều thiết bị serial sử dụng giao thức đặc trưng, nên các thiết bị này phải chuyển đổi dữ liệu serial sang gói tin Ethernet đúng cách. Nhiều thiết bị serial server hỗ trợ chế độ raw socket và TCP server có thể xử lý các loại chuyển đổi. Vấn đề là các thiết bị serial server có thể không biết cách nào là tốt nhất để phân chia dữ liệu serial thành những gói tin TCP riêng lẻ. Các thiết bị serial server không hiểu định dạng dữ liệu serial đặc trưng, vì vậy chúng có thể chia nhỏ một phản hồi từ một thiết bị serial thành hai hoặc nhiều gói tin TCP. Khi các gói tin được giải nén bằng hệ thống SCADA hoặc ứng dụng đám mây, chúng sẽ bị từ chối vì dữ liệu serial được đóng gói không tuân theo định dạng mong muốn. Hệ thống SCADA hoặc ứng dụng đám mây nhìn chung sẽ mong đợi sự đáp ứng của thiết bị serial server đơn lẻ được gói gọn trong một gói tin TCP duy nhất. Để đảm bảo rằng việc này được xử lý đúng cách, các serial device server cần hỗ trợ các tùy chọn đóng gói dữ liệu linh hoạt vì các giao thức đặc trưng khác nhau có các định dạng dữ liệu khác nhau. Ví dụ, độ dài dữ liệu cố định hoặc ký tự phân cách đặc biệt có thể được sử dụng để xác định các phản hồi từ các thiết bị serial đơn lẻ. Trong tường hợp này, thiết bị serial server sẽ tiếp tục nhận dữ liệu từ thiết bị nối tiếp cho đến khi nó nhận được số lượng dữ liệu mong đợi hoặc dấu phân tách cấu hình sẵn, và sau đó chỉ truyền dữ liệu qua mạng Ethernet. Nếu thiết bị serial không hỗ trợ các tùy chọn đóng gói gói tin, nhà vận hành sẽ phải phát triển các ứng dụng phần mềm SCADA phức tạp để xử lý các gói tin TCP đúng cách. Việc phát triển loại phần mềm chuyên dụng này làm lãng phí thời gian, tiền bạc và cũng có thể tạo ra lỗi trong hệ thống. 3.Băng thông Các serial device server được sử dụng để gửi dữ liệu thiết bị serial trở lại phòng điều khiển hoặc ứng dụng đám mây cần phải mở một kết nối từ xa trước khi có thể truyền dữ liệu serial. Nếu một lượng lớn thiết bị serial được kết nối đến cùng 1 mạng, kết nối sẽ yêu cầu nhiều tài nguyên trong phòng điều khiển hoặc ứng dụng đám mây. Để xử lý các số lượng lớn các kết nối từ xa đúng cách, các serial device server nên hỗ trợ tính năng kiểm soát kết nối linh hoạt. Cách tốt nhất để thực hiện điều này là chỉ mở kết nối khi dữ liệu serial được nhận từ một thiết bị nào đó. Khi việc truyền tải dữ liệu hoàn thành, thiết bị serial server nên đóng các kết nối ngay lập tức. Nếu không có hỗ trợ cho việc kiểm soát kết nối linh hoạt, nhà vận hành sẽ cần phải dành thêm thời gian xử lý các kết nối tại trang web trung tâm hoặc ứng dụng đám mây. 3 điều cần lưu ý khi kết nối thiết bị serial vào IIoT
12/08/2017
Tiềm năng của các thiết bị serial vẫn còn khá nhiều và chưa được khai thác hết. Trong kỷ nguyên IIoT, thời gian chưa bao giờ […]
