Рассмотрим более подробно основные особенности внедрения edge-контроллеров.
1. Оборудование.
Edge-контроллеры должны обладать устойчивостью к негативным факторам воздействия производственной среды и полевых условий. К одной из главных проблем можно причислить температуру, вибрацию, влажность и загрязнение. При добавлении ядер в ЦП повышается производительность, но выделяется больше тепла. Поэтому оборудование должно проектироваться таким образом, чтобы гарантировать бесперебойную работу при любой температуре без создания критических проблем.
2. Детерминированное управление.
Для управления любым критическим процессом в системе автоматизации требуется операционная система реального времени с детерминированным доступом. Операционная система общего назначения не дает таких возможностей, как детерминизм и надежность, которые необходимы для любого приложения при управлении производственным процессом напрямую. Внедрение edge-контроллера с ОСРВ максимально повысит чувствительность и детерминизм контроллера в любой момент реализации процесса.
3. Виртуализация.
Одним из методов граничного управления является использование процессора традиционного ПЛК в составе с сопроцессором, которые устанавливаются в один системный блок. Также предусматривается применение одного автономного edge-контроллера с гипервизором реального времени для управления многоядерным процессором в отдельных виртуальных машинах (ВМ), что позволяет достигать независимости детерминированного и универсального вычисления на одной аппаратной платформе.
Гипервизор реального времени разделяет аппаратные ресурсы (ядра процессора, память и сетевые интерфейсы) на сегменты, передавая их на отдельные виртуальные машины, действующие, как ОС. Такая сегментация позволяет ОСРВ работать безопасным способом совместно с ОСОН, не влияя на производительность системы — иными словами, можно перезагружать ОСОН без вреда для критических процессов под управлением ОСРВ.
Благодаря этому критические элементы управления ОСРВ остаются в активном состоянии и без изменений, даже если пользователи обновляют свою аналитику edge-средствами ОСРВ, затрачивая меньше времени для лучшего понимания. При этом с точки зрения компьютерной безопасности разделение виртуальных машин позволяет упростить ограничение доступа в ОСРВ.
4. Архитектура edge на базе приложений.
Для многих пользователей основной функцией edge-контроллера является количество и качество приложений общего назначения, поддерживаемых стандартом edge (за исключением детерминированного управления основной функцией), которые доступны для оптимизации процесса или для управления машиной. Приложения общего назначения могут быть представлены в следующем сочетании:
- -визуализация машины в интерфейсе «человек-машина»
- -протокол MQTT для подключения к облачным сервисам
- -инструмент Node-RED для программирования и визуализации потока данных
- -инструмент Grafana для аналитики и интерактивной визуализации данных
Эти приложения, как правило, работают под управлением ОСОН. Однако более эффективным средством считается контейнеризация таких приложений (пакетирование прикладных программ с соответствующими файлами и зависимостями), чтобы максимально улучшить независимость и управление связями между приложениями. Подобно тому, как аппаратная виртуализация обеспечивает независимое управление каждой ОС и даже ее перезапуск, платформа контейнеризации, такая как Docker, дает возможность использовать приложения для тестирования, развертывания и масштабирования конфигураций.
Источник: Control Engineering
