智慧製造2019.04.11

打通 OT - IT 間任督第二脈 ─ 通訊標準

飛飛

物聯網 軟體 雲端服務

無線電波是無線通訊的載體,而通訊內容的傳遞則有其一定的表達規則與格式,以便通訊兩端點的訊息,經由電子作為載體的傳輸後,仍能確保彼此發送與接收的通訊內容一致;這就好比我們的聲波透過空氣為載體傳遞,但以約定的聲調格式賦與相應的訊息意義,即所謂的語言,以傳達溝通我們彼此內心的想法。如此的傳輸格式即是所謂的 Communiation  Portocal 通訊標準(協定  / 協議)。

 

物聯網遠景中,OT - CT - IT 層之間萬物聯網的載體共識正趨勢明朗化:5G 規格底定、從PAN 到 WAN 也正大勢漸現,然而下一階的挑戰才正要開始,即通訊標準。以 IIoT 工業物聯網為例,光是目前 OT 層的工控通訊標準就五花八門,不僅需克服同一條供應鍊內,不同產業現有機台設備內各式各樣的通訊標準,如:Interbus、CAN 等,還有各個品牌所可能建立的排他性作業環境需考量。此外,統合 OT 層側重感測與短距傳輸的自動化工控、 IT 層顯然高量資訊承載與處理及其之後可能遠端上雲的兩大長久各自發展體系,更是眼前達成萬物聯網不得不面對梳理的要務。

 

在 OT 層的工控通訊協議方面,面對無線通訊突破性規格帶來的物聯目標,基於乙太網所發展的工業特性適用新標準已成為市場潮流;例如:工控通訊標準的優先考量為實時,因為機械設備的動態資訊主要來自機械作動,而機械作動自成規律,也最怕受干擾以致破壞其自動規律,實時收發各個機械設備的動態資訊,即成了機台之間自動協作的順暢關鍵。更由於乙太網本就是 IT 層商業慣用通訊標準,在面對物聯網所需建立 OT- IT 之間通訊傳輸通用格式時,工業用乙太網導向的通訊標準就顯得水到渠成。

EtherCAT 在這股物聯網興起局勢中遂漸展現其優勢,如今已成為業界最普遍採用的自動化相關通訊標準,尤為適用工業機器人相關流程。 近年來,EtherCATOPC UA 已相互認可彼此的互補性,宣布以工業 4.0 為目標結盟併肩發展。OPC 為互通性標準,以協助工業自動化與其他產業之間安全可靠的資料交換;其獨立平台可確保不同製造商設備之間無縫連結的資料流。OPC 中介資料交換的層級在 Clients - Servers 之間及 Servers - Servers 之間,內含即時資料、監控需警示與事件發生的狀況、取用歷史性資料等應用。OPC UA 則為可通用於各主要作業系統(如 : iOS、Linux 等)的新一代版本。

 

即時資料交換是機台間自動協作的重要關鍵。工業自動化涉及產線產能,最顧忌於干擾導致產線停擺,因此對即時的要求相對嚴苛,必須確保資訊及時傳遞到位,避免延誤後續協作機台的作動時機。EtherCAT可達微米級低延遲水準,並採取開放標準而不須經授權繁複程序,再加上其互通性也已銜接 OPC UA,將是迎接物聯網時代擔負垂直通訊間資訊交換的絕佳搭檔。

延伸討論

智慧製造

關於感測器的兩三事

飛飛
感測收集的資料囊括類比、數位兩種訊號輸出。一般自然界的連續波都屬於類比訊號,包括:風速、太陽幅射、光強度、聲波、電波等;由於數位時代電子儀錶的蓬勃發展,許多感測器均已能轉化類比訊號為數位訊號,方便數位資料處理。隨著科學研發成果進展愈發豐碩,人類對環境中的基本物質愈發瞭解,透過物理特性(如:聲波回傳測距、幅射能反應為熱感指標等)、化學變化(如:特殊物質遇特定氣體產生濃氣味或色變的氣體偵測等)等感測指標也已愈發多元又精密,還能以不同感測數據交叉比對,滿足高精準度要求的感測結果。
智慧製造

感測器怎麼裝?

飛飛
時間不回頭,感測回報的數據也沒有重來的機會。精準度當然是毫無疑問的考量。然而,感測器的裝設還牽涉成本,這其中除了裝置的初始成本,還必須考量維護成本、耗能成本等。因此,感測器的裝設看似簡單概念,實行起來倒像是裝置藝術了。這話怎麼說呢?
智慧製造

晶片所面對的 5G 物聯網新需求

飛飛
晶片的設計與製造,始終都是效能、耗能與體積三角點之間的完美平衡。過往,資料處理具備像是電腦、行動裝置等獨立專用裝置,無非強調運算速率提升、記憶體存取速度加快等規格優越性,如今資料處理體系走出專用裝置,結合種種用途各異的電子物件,還有供新型雲端體系所承載巨量資料流處理的共享伺服器新興市場,再加上迎接 5G 所帶來全新通訊技術與規格的通訊功能,晶片產品進入了另一階段的新技術考量及挑戰。