隨著工業(yè)4.0的蓬勃發(fā)展，制造業(yè)逐漸向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，但是舊設(shè)備通常不具備數(shù)字化功能，虹科Gembo物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能夠保留舊設(shè)備，將新舊設(shè)備同時(shí)連入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，使制造商能夠無(wú)縫地過(guò)渡到工業(yè)4.0，挖掘?qū)崟r(shí)訪問(wèn)傳感器數(shù)據(jù)的潛力，提高效率、生產(chǎn)力和質(zhì)量。

GEM Precare平臺(tái)通過(guò)部署傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)訪問(wèn)，這在控制和監(jiān)控過(guò)程中十分重要。在云端或機(jī)器本身的邊緣復(fù)雜事件處理（CEP）需要高處理性能的硬件平臺(tái)，GEM Precare通過(guò)使用功能強(qiáng)大的 GEM 代理對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行邊緣處理。

這些代理支持各種基于ARM、 MIPS 和 x86嵌入式處理器的嵌入式硬件平臺(tái)，以及嵌入式操作系統(tǒng)，如各種 Linux 風(fēng)格和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。此外，GEM 代理還可以使用可編程硬件(如fpga)和加速器(如DSPs)。

實(shí)時(shí)獲取機(jī)器性能數(shù)據(jù)的另一個(gè)重要好處是能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)探究預(yù)測(cè)性維護(hù)趨勢(shì)。與計(jì)劃維護(hù)相比，預(yù)測(cè)性維護(hù)的好處在于前者減少了機(jī)器的停機(jī)時(shí)間，無(wú)論機(jī)器的實(shí)際性能或狀況如何，都取消定期維護(hù)，而只是在機(jī)器狀況達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大公差水平的情況下才進(jìn)行維護(hù)，達(dá)到公差水平的時(shí)間可以從機(jī)器的數(shù)據(jù)模式隨時(shí)間的變化趨勢(shì)中預(yù)測(cè)。因此，預(yù)測(cè)性維護(hù)提高了整個(gè)設(shè)備的效率，即OEE。

GEM Precare 電機(jī)控制代理

HONGKE IIOT

下面的電機(jī)控制案例說(shuō)明了虹科Gembo物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的功能和優(yōu)勢(shì)：

在機(jī)器和生產(chǎn)過(guò)程中電機(jī)非常普遍，因此實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)性能是十分必要的。GEM 與英特爾和貝加萊合作開(kāi)發(fā)了一個(gè)端到端電機(jī)控制和監(jiān)測(cè)解決方案，該方案利用了通用且強(qiáng)大的邊緣CEP GEM代理和GEM Precare云平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)維護(hù)。

控制泵決定管道中的流量，裝置后端的安全閥防止管道內(nèi)超壓。該裝置控制的關(guān)鍵參數(shù)是壓力、流量和流道，泵的關(guān)鍵參數(shù)是電機(jī)溫度、轉(zhuǎn)速、電流消耗、振動(dòng)和噪聲。管道壓力和流量直接受到泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。

PCIe附加卡與英特爾Cyclone V SoC FPGA執(zhí)行實(shí)際電機(jī)控制和感應(yīng)電機(jī)電流的消耗量、轉(zhuǎn)速和溫度，貝加萊X20CP PLC監(jiān)測(cè)振動(dòng)和噪音。基于 Intel Skylake x86計(jì)算機(jī)運(yùn)行GEM代理，并通過(guò)云端的GEM Precare平臺(tái)提供以太網(wǎng)上的通信鏈路。該計(jì)算機(jī)同時(shí)作為網(wǎng)關(guān)工作，并通過(guò)以太網(wǎng)與貝加萊X20CP PLC進(jìn)行通信。

其中一個(gè)GEM代理在英特爾Cyclone V SoC FPGA中嵌入式ARM 處理器上運(yùn)行，并采集電機(jī)參數(shù)。另一個(gè)GEM代理在基于英特爾Skylake CPU的計(jì)算機(jī)上以O(shè)PC UA客戶端模式運(yùn)行。該代理采集英特爾Cyclone V SoC FPGA的GEM代理和貝加蒂X20CP PLC的傳感器數(shù)據(jù)，該P(yáng)LC以O(shè)PC UA服務(wù)器模式運(yùn)行。OPC UA 客戶端/服務(wù)器模型的好處是網(wǎng)絡(luò)中不同實(shí)體之間的所有通信都符合開(kāi)放的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

GEM Precare 電機(jī)控制儀表盤

HONGKE IIOT

GEM PRECARE 指示板如下所示。儀表板使用儀表小部件顯示管道壓力和流量，以及泵的實(shí)時(shí)馬達(dá)溫度。泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流消耗、振動(dòng)和噪聲實(shí)時(shí)顯示在圖形部件中。安全閥狀態(tài)通過(guò)“紅綠燈”控件顯示，當(dāng)閥門開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)，它會(huì)打開(kāi)對(duì)應(yīng)的紅綠燈。

用于電機(jī)控制的復(fù)雜事件處理(CEP)規(guī)則如下：

1. 如果電機(jī)溫度超過(guò)溫度閾值水平1并且電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)閾值，GEM代理將降低轉(zhuǎn)速。GEM Precare平臺(tái)將顯示高溫警報(bào)，并且GEM代理將執(zhí)行防止嚴(yán)重故障的指令，直到溫度下降到低于溫度閾值水平1。

2. 如果電機(jī)溫度超過(guò)溫度閾值2并且電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)閾值，GEM代理將立即將電機(jī)轉(zhuǎn)速降至零，并同時(shí)打開(kāi)安全閥，減輕管道中的壓力。GEM Precare平臺(tái)將顯示嚴(yán)重高溫警報(bào)和GEM代理將會(huì)執(zhí)行的指令，直到溫度降至溫度閾值1以下。

3.如果電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)閾值，管道壓力超過(guò)壓力閾值1，GEM代理將降低轉(zhuǎn)速。GEM Precare平臺(tái)將顯示高壓報(bào)警和GEM代理將執(zhí)行的指令，以防止嚴(yán)重故障，直到壓力降到壓力閾值水平1以下。

4.如果電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)閾值，管道壓力超過(guò)壓力閾值2，GEM代理將立即將電機(jī)轉(zhuǎn)速降至零。GEM Precare平臺(tái)將顯示嚴(yán)重高壓警報(bào)和GEM代理將執(zhí)行的指令，直到壓力降至壓力閾值水平1以下。

以上說(shuō)明了GEM代理執(zhí)行邊緣CEP的時(shí)間關(guān)鍵監(jiān)測(cè)和控制的能力和優(yōu)勢(shì)。GEM代理可以立即執(zhí)行指令，并且是在GEM Precare未控制之下自動(dòng)執(zhí)行。

大型工廠中通常有多個(gè)類似以上案例的電動(dòng)機(jī)控制單元，例如釀酒廠。每個(gè)控制單元都通過(guò)GEM代理連接到GEM Precare平臺(tái)。

GEM代理在邊緣執(zhí)行控制和CEP，工廠的所有電機(jī)控制單元數(shù)據(jù)輸入到GEM Precare平臺(tái)，每個(gè)控制單元顯示一個(gè)儀表盤，GEM Precare平臺(tái)計(jì)算每個(gè)控制單元以及整個(gè)工廠的OEE、MTBF和MTBA，并分析監(jiān)控信號(hào)以創(chuàng)建預(yù)測(cè)維護(hù)模型。

結(jié) 論

HONGKE IIOT

GEM代理能夠充分利用運(yùn)行的硬件，在邊緣而不是在云中進(jìn)行復(fù)雜事件處理，就像以上電機(jī)和閥門復(fù)雜系統(tǒng)所列舉的一樣，減少了關(guān)鍵點(diǎn)的監(jiān)測(cè)和控制應(yīng)用程序的延遲時(shí)間。此外，GEM代理支持OPC UA 客戶端/服務(wù)器模型，可與現(xiàn)代PLC進(jìn)行互操作。最后，GEM Precare支持實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控和可視化，通過(guò)關(guān)鍵參數(shù)和信號(hào)云的報(bào)警進(jìn)行執(zhí)行指令的實(shí)時(shí)調(diào)整。

HONGKE

IIOT

附錄-虹科Gembo物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

Gembo為制造業(yè)以及能源，零售，醫(yī)療保健等其他行業(yè)提供業(yè)內(nèi)最佳的端到端IIoT實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)分析和OEE解決方案。為任何舊的或新的工廠車間創(chuàng)建數(shù)字孿生和分析框架，將設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)槲锫?lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備。GEMBO Precare可提高利潤(rùn)和收入，易于集成具有第三方后端和邊緣系統(tǒng)，并且可以作為平臺(tái)即服務(wù)或作為產(chǎn)品平臺(tái)使用。

原文標(biāo)題：虹科方案|物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)-工業(yè)4.0應(yīng)用程序的邊緣處理

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