Czym jest Przemysłowy Internet Rzeczy?

Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) odnosi się do wzajemnie połączonych czujników, sterowników i innych urządzeń. Ze szczególnym naciskiem na komunikację maszyna-maszyna (M2M), duże zbiory danych i uczenie maszynowe. IIoT umożliwia przemysłowi i przedsiębiorstwom większą wydajność i niezawodność w swoich działaniach. IIoT obejmuje zastosowania przemysłowe, w tym robotykę, urządzenia medyczne i procesy produkcyjne definiowane programowo.

Jaka jest różnica między IIoT a IoT?

Internet rzeczy to B2C (business-to-consumer), a przemysłowy internet rzeczy to B2B (business-to-business). jego celem jest usprawnienie szeregu procesów przemysłowych, podczas gdy IoT koncentruje się głównie na zwiększaniu wygody konsumentów. Przyglądając się uważnie, jak każdy z nich osiąga swój cel, możemy uzyskać więcej szczegółów na temat różnic między nimi.

Zdolność

Zarówno IIoT, jak i IoT wykorzystują podłączone urządzenia, inteligentne czujniki i urządzenia bezprzewodowe oraz są połączone z Internetem, oprogramowaniem i serwerami przetwarzania w chmurze, ale aplikacje różnią się znacznie. IoT to na ogół proste, codzienne zadania domowe. Na przykład kamera bezpieczeństwa wysyła wideo do platformy monitorującej, gdy wykryje nieznaną twarz. IIoT wykonuje zadania o charakterze wysoce technicznym, kładąc większy nacisk na precyzję, interoperacyjność i niezawodność. Na przykład systemy IIoT pomagają organizacjom śledzić swoje zasoby za pomocą znaczników RFID jako identyfikatorów zasobów. Identyfikatory są powiązane z danymi o zasobie – takimi jak numer seryjny, model, koszt i obszar zastosowania – a wszystkie te dane są przechowywane w chmurze.

Niezawodność

Przemysłowe sieci internetowe obsługują tysiące maszyn, kontrolerów, robotów i innego sprzętu z wieloma punktami końcowymi rozproszonymi na tysiące kilometrów. Dlatego w IIoT tolerancja na awarię dowolnego systemu jest niewielka.

Bezpieczeństwo

Jeśli chodzi o Internet i chmurę, Ethernet jest dominującą technologią sieci przewodowych z rozszerzającymi się możliwościami wdrażania IoT/IIoT. Systemy IoT zajmują się przede wszystkim prywatnością użytkowników. Wiele konsumenckich urządzeń IoT nie jest wyposażonych w solidne zabezpieczenia zapobiegawcze, co naraża je na włamania i powszechne ataki za pośrednictwem botnetów. Aby zachować niezawodność, bezpieczeństwo przemysłowe musi być solidnie zabezpieczone. Żadna nieupoważniona osoba nie powinna mieć możliwości włamania się do procesów przemysłowych. Na przykład uszkodzenie sieci energetycznej w wyniku exploita IIoT może zagrozić wszystkiemu, od bezpieczeństwa osobistego, przez gospodarkę, po bezpieczeństwo narodowe. W związku z tym podlega większej liczbie przepisów dotyczących zgodności, widoczności i ogólnego ryzyka.

Urządzenia końcowe

Na przykład w konsumenckim systemie IoT dane wejściowe obejmują systemy bezpieczeństwa w domu i urządzenia do noszenia po inteligentne urządzenia kuchenne. Chociaż urządzenia mobilne są częścią systemów IIoT, prawdopodobnymi punktami końcowymi są narzędzia przemysłowe, takie jak przepływomierze, regulatory ciśnienia i detektory środowiskowe.

Istota Przemysłowego Internetu Rzeczy

Ethernet jest zdefiniowany przez Standard IEEE 802.3 i określa warstwy fizyczne i łącza danych funkcjonalności sieci. Z drugiej strony, TCP / IP to zestaw protokołów używanych na warstwie łącza danych Ethernet, który umożliwia komunikację przez Ethernet. Co więcej, TCP jest protokołem kontroli transportu, który gwarantuje, że pakiety danych są dostarczane w sposób kompletny i wolny od błędów. IP to protokół internetowy, który kieruje pakiety danych na podstawie ich adresu IP.

Ethernet przemysłowy

Ethernet przemysłowy odnosi się do zestawu protokołów opartych na standardowym sprzęcie Ethernet (warstwa fizyczna i łącza danych) oraz protokołach internetowych (warstwa sieciowa i transportowa) wraz z zastrzeżoną warstwą aplikacyjną. Protokół warstwy aplikacji zapewnia przesyłanie i odbieranie prawidłowych danych wtedy i tam, gdzie są potrzebne do określonej operacji.

Po pierwsze, protokoły Ethernetu przemysłowego przyjmują jedno z trzech podejść do zapewnienia determinizmu w strukturze opartej na Ethernecie. Pierwsza taka architektura — znana jako Standard Software/Standard Ethernet — wykorzystuje standardowy Ethernet z protokołem TCP/IP, ale z mechanizmami wbudowanymi w warstwę wierzchnią (aplikacji) umożliwiającą komunikację w czasie rzeczywistym. Ethernet/IP opiera się na tej architekturze.

Inna architektura — Open Software/Standard Ethernet — wykorzystuje standardowe warstwy Ethernet z nowymi (standardowymi) protokołami, które zarządzają dostępem do sieci i synchronizują dane wysyłane z każdego węzła (urządzenia), aby mieć pewność, że dane zostaną wysłane w pierwszej kolejności. Podobnie Ethernet POWERLINK wykorzystuje tę architekturę.

Trzecia architektura używana w protokołach Industrial Ethernet — otwarte oprogramowanie/zmodyfikowany Ethernet — opiera się na standardowym sprzęcie Ethernet, ale wykorzystuje nowe protokoły i dodatkowy, uzupełniający sprzęt, aby zapewnić determinizm. EtherCAT, Modbus TCP, SERCOS III i PROFINET IRT wykorzystują tę architekturę, ale z innym sprzętem i mechanizmami transportowymi.

Oprócz tych modyfikacji architektonicznych Ethernet przemysłowy często wymaga solidniejszego sprzętu, takiego jak kable i złącza, niż standardowy Ethernet używany do wytrzymywania trudnych warunków środowiskowych w większości zastosowań przemysłowych. Wiele zastosowań Ethernetu przemysłowego wymaga również starannego ekranowania, uziemienia i filtrowania, aby poradzić sobie z zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI lub szumem) powszechnymi w ustawieniach fabrycznych.

Tabela 1. Organizacje Ethernetu przemysłowego