Visszajelzés Szerkesztés

Csatlakoztatott gyár jelfeldolgozási folyamata

Event Hubs
IoT Edge
IoT Hub
Kubernetes Service
Stream Analytics

A gyártópadlók több száz vagy több ezer internetkapcsolatot (IoT) és ipari IoT- (IIoT-) eszközt tartalmazhatnak, amelyek különböző időközönként rögzítik az adatokat. A régi barnamezős és modern zöldmezős eszközök gyakran együtt élnek. Ezeknek az eszközöknek folyamatosan rögzíteniük és formázniuk kell az adatokat az elemzéshez és a működéshez. A heterogén eszközök ezen környezetének megbízható összekapcsolása nehéz lehet.

Ez a csatlakoztatott gyári jelfeldolgozási folyamat leegyszerűsíti az eszközök összekapcsolását. Egy közös konfigurációs felület a barnamezős eszközöket egy OPC Egyesített Architektúra (OPC UA) átjárón keresztül csatlakoztatja. Az OPC UA-kompatibilis zöldmezős eszközei közvetlenül csatlakoznak a folyamathoz.

A jelfeldolgozó folyamat összetevői Azure-technológiákat használnak az IIoT-eszközökről származó jelek vagy adatpontok azonosítására és rögzítésére. Az OPC UA-n keresztül nem kommunikáló IIoT-eszközök esetében az architektúra a KEPServerEX IoT-átjárót és az alkalmazásprogramozási felületet (API) használja.

Az összes eszközről származó adatok szabványos formátumot követnek, és konkrét környezeti információkat tartalmaznak az eredeti eszközről vagy gépről. A folyamat beépített nyomon követhetőséggel, verziószámozással és visszaállítással rendelkezik.

A csatlakoztatott gyár jelfeldolgozási folyamata segíthet a gyártási szervezeteknek a következő folyamatokban:

  • A korábban manuális felügyeleti folyamatok és adatgyűjtés digitalizálása.
  • Egyszerűen migrálhat helyszíni és felhőalapú IoT-megoldásokba.
  • Gyorsan azonosíthatja és reagálhat a gyári padlók problémáira.
  • Egyszerűsítse a folyamatokat és javítsa a hatékonyságot.

Lehetséges használati esetek

  • Nyomon követheti az üzletben lévő összes csatlakoztatott gép és eszköz állapotát.
  • A helyszíni eszközök összekapcsolhatóságának engedélyezése az üzem vagy gyár termelékenységének növelése érdekében.
  • Prediktív karbantartás.

Architektúra

A csatlakoztatott gyár jelfolyamat-architektúrát bemutató ábra.

Töltse le az architektúra Visio-fájlját.

Munkafolyamat

Ez az architektúra egy folyamatkonfigurációt használ, amely nyomon követi a gépek, levéleszközök és jelek részleteit.

  1. A Folyamatkonfiguráció API, a Azure Kubernetes Service (AKS) ASP.NET Core webes API-ja létrehozza, olvassa, frissíti és törli a folyamatkonfigurációs (CRUD) műveleteket. Az API meghatározza a folyamatba belefoglalandó eszközöket és jeleket, valamint az alkalmazások számára felszínre hozandó adatokat.

    • A folyamatkonfiguráció állapota lehet piszkozat, végleges, aktiváló vagy aktív.
    • A jelkonfigurációk olyan attribútumokat tartalmaznak, mint a szívverési időköz, a mintavételezési időköz és a közzétételi sebesség.

  2. A streamelési, tárolási és elemzési technológiák integrálhatók a folyamatba a gazdagított gépadatok biztosítása érdekében. A folyamat olyan szolgáltatásokat használhat, mint a Azure Event Hubs, az Azure Stream Analytics, az Azure Data Lake, az Azure Storage és az Azure Data Explorer.

  3. Az AKS ASP.NET Core webes API-ja, az Asset Registry CRUD-műveleteket hajt végre a gép metaadatain, beleértve azokat a kiszolgálókat, amelyekhez a gépek csatlakoznak, valamint az elérhető jeleket.

  4. A Folyamat közzétevője, az AKS ASP.NET Core webes API-ja a konfigurációs fájlt a konfigurációs fájlba továbbítja, és elküldi a Configuration Controller modulnak egy új folyamatverzió alkalmazásához.

  5. Az Azure IoT Edge-modul, a Configuration Controller kommunikál az OPC Publisherrel a kért konfigurációs verzió alkalmazásához.

  6. A megoldás két Azure Ipari IoT-összetevőt használ, az OPC Publishert és az OPC Twin edge modult.

  7. A KEPServer konfigurációjához az Azure IoT Edge modul a BEÉPÍTETT KEPServerEX API-dokumentációból létrehozott kódtár használatával csatlakozik a KEPServer REST-alapú konfigurációs API-hoz.

Összetevők

  • A Azure Kubernetes Service (AKS) egy felügyelt, kiszolgáló nélküli Kubernetes-platform mikroszolgáltatás-alkalmazásokhoz. A Kubernetes nyílt forráskódú vezénylési szoftver tárolóalapú alkalmazások üzembe helyezésére, kezelésére és skálázására.

  • Azure Service Bus egy teljes körűen felügyelt vállalati üzenetközvetítő üzenetsorokkal és közzétételi-feliratkozási témakörökkel. A Service Bus elkülöníti egymástól az alkalmazásokat és a szolgáltatásokat.

  • Azure Event Hubs egy teljes körűen felügyelt, méretezhető, valós idejű adatbetöltési szolgáltatás. Az Event Hubs másodpercenként több millió eseményt streamelhet bármely forrásból dinamikus adatfolyamok létrehozásához, és azonnal reagálhat az üzleti kihívásokra.

  • Az Azure Stream Analytics egy valós idejű elemzési és összetett eseményfeldolgozó motor. A Stream Analytics képes egyszerre több forrásból származó nagy mennyiségű gyors streamelési adat elemzésére és feldolgozására.

  • Az Azure Data Lake bármilyen méretű, formájú és sebességű adatokat tárol, és minden típusú feldolgozást és elemzést végez különböző platformokon és nyelveken. Az Azure Data Lake eltávolítja az adatok betöltésének és tárolásának összetettségeit, így gyorsabb a kötegelt, streamelési és interaktív elemzések használata.

  • Az Azure Storage egy tartós, magas rendelkezésre állású és nagymértékben skálázható felhőalapú tárolási megoldás. Az Azure Storage objektum-, fájl-, lemez-, üzenetsor- és táblatárolási képességeket tartalmaz.

  • Az Azure Data Explorer egy gyors, teljes körűen felügyelt adatelemzési szolgáltatás, amely az alkalmazásokból, webhelyekről és IoT-eszközökről érkező nagy mennyiségű adatstream valós idejű elemzésére szolgál.

  • Az Azure IoT Edge-eszközök az előkészítési feldolgozással felismerik és megválaszolják az érzékelő bemenetét. Csak a szükséges adatok előfeldolgozása és elküldése a felhővezérlők költségeinek. Az intelligens peremeszközök gyorsan reagálhatnak, vagy akár offline is dolgozhatnak.

  • Azure IoT Hub egy felhőben üzemeltetett megoldás háttérrendszerét biztosítja, amely gyakorlatilag bármilyen eszközhöz csatlakozik. A megoldást az eszközönkénti hitelesítéssel, a beépített eszközkezeléssel és a kibővített kiépítéssel terjesztheti ki a felhőből a peremhálózatra.

  • Az OPC Publisher egy Azure IoT Edge modul, amely csatlakozik a meglévő OPC UA-kiszolgálókhoz, és telemetriai adatokat tesz közzé AZ OPC UA-kiszolgálókról.

  • Az OPC Twin egy Azure IoT Edge modul, amely távolról böngészi a csomópontokat az ismert OPC UA-kiszolgálókról.

  • A PTC/Kepware KEPServerEX egy IoT-átjárómodult biztosít, amely az MQTT protokollon keresztül csatlakozik IoT Hub és küld adatokat a IoT Hub. A Kepware számos berendezéshez rendelkezik kapcsolatkódtárral, és új és örökölt ipari eszközökről is képes adatokat feloldani.

KEPServerEX-átjáró konfigurálása

A KEPServerEX OPC-UA-átjáróként való használata lehetővé teszi, hogy a barnamezős eszközök csatlakozzanak a jelfolyamathoz. A támogatott eszköztípusok konfigurálhatók úgy, hogy automatikusan csatlakozzanak az átjáróhoz. Ha nem szükséges közvetlenül az átjáró felhasználói felületén kezelni a konfigurációkat, egyszerűbbé és egységesíti az eszközbeállítási folyamatot.

A KEPServer-átjáró konfigurációját bemutató ábra.

Töltse le az architektúra Visio-fájlját.

A KEPServerEX automatizálás a megoldás Asset Registry API-jába beépített általános átjárókonfigurációs megoldás első implementációja. Ez az bővíthető átjárókonfigurációs megoldás a következő részekből áll:

  • Az Eszközregisztrációs adatbázis szolgáltatás által felügyelt átjárók, eszközök és jelek polimorfikus, átjáró-agnosztikus modellje.
  • Egy ügyfélkódtár, amelyet az Asset Registry REST API használ az átjáró konfigurációs IoT Edge modulokkal való kommunikációhoz.
  • Egy Azure IoT Edge modul kódtára, amely egy közvetlen metódusokon alapuló közös felületet használ az eszközök és jelek átjáróban való konfigurálásához.
  • Az Azure IoT Edge modul egy adott átjárókonfigurációhoz, amely lefordítja az általános közvetlen metóduskéréseket a védett átjáróra és onnan.

Alternatív megoldások

Ez az architektúra az AKS-t használja a Pipeline Configuration API, a Pipeline Publisher modul és az Eszközregisztrációs adatbázis futtatásához. Alternatív megoldásként futtathatja ezeket a mikroszolgáltatásokat Azure Container Instances. Container Instances a leggyorsabb és legegyszerűbb módot kínálja a tárolók Azure-ban való futtatására anélkül, hogy magasabb szintű szolgáltatást, például az AKS-t kellene bevezetnie.

Az Azure Stream Analytics alternatívaként használhatja a HDInsight Stormot vagy a HDInsight Sparkot a streamelemzéshez.

Megfontolandó szempontok

Ezek a szempontok implementálják az Azure Well-Architected-keretrendszer alappilléreit, amely a számítási feladatok minőségének javítását célzó vezérelveket tartalmazza. További információ: Microsoft Azure Well-Architected Framework.

Megbízhatóság

  • A rendelkezésre állási zónák az Azure-régiókban található egyedi fizikai helyek, amelyek segítenek megvédeni a virtuális gépeket, az alkalmazásokat és az adatokat az adatközpont hibáitól. Az architektúrát alkotó API-k és Azure-szolgáltatások több Azure-régióban is üzembe helyezhetők rendelkezésre állási zónák használatával. Az AKS-t rendelkezésre állási zónákban is üzembe helyezheti.

  • IoT Hub a szolgáltatás szinte minden rétegében redundanciákat implementálva biztosítja a régión belüli magas rendelkezésre állást.

Biztonság

  • Fontolja meg az Azure Active Directory (Azure AD) használatát identitás- és hozzáférés-vezérléshez, az Azure Key Vault pedig kulcsok és titkos kódok kezeléséhez.

  • Használja ki a Azure Policy a szervezeti szabványok betartatásához és a megfelelőség nagy léptékű értékeléséhez. A szabályzatok megtagadhatják az üzembe helyezéseket, naplómegfelelőségi problémákat, és módosíthatják az erőforrásokat, hogy azok megfeleljenek.

    Azure Policy beépített biztonsági szabályzatokat is kikényszeríthet az AKS-fürt biztonságának javítása érdekében. Telepítse az AKS-hez készült Azure Policy bővítményt, hogy egyéni szabályzatdefiníciókat vagy szabályzatdefiníció-csoportokat, úgynevezett kezdeményezéseket vagy szabályzatkészleteket alkalmazzon a fürtön.

Költségoptimalizálás

Az Azure díjkalkulátorával megbecsüli a költségeket, az AKS-kalkulátor pedig megbecsüli az AKS Azure-ban való futtatásának költségeit. További szempontokat a Microsoft Azure Well-Architected Frameworkköltségoptimalizálási szolgáltatásában talál.

Működésbeli kiválóság

Teljesítménybeli hatékonyság

Az automatikus skálázás számos felhőszolgáltatás beépített funkciója. Az Azure Virtual Machines, Azure App Service és Azure Event Hubs például automatikus skálázási funkciókkal rendelkeznek.

Közreműködők

Ezt a cikket a Microsoft tartja karban. Eredetileg a következő közreműködők írták.

Fő szerzők:

Következő lépések

A Microsoft képzési tervei: