传感器数据在全球范围内可用——超越了本地公司的云计算

使来自不同来源的传感器数据和信息在全球可用，并以有意义的方式链接这些数据和信息——这是工业4.0的关键。新的商业想法使这些信息不仅在公司内部，而且在公司和地点之外的全球范围内可用和可访问。

传感器是自动化技术的眼睛和耳朵，提供有关机器或系统当前状态的各种信息，如位置、压力和温度等。信息的多样性反映了所使用的来源的巨大数量。然而，工业4.0的最终焦点是:如何才能从不同的来源访问这些数据和信息，以一种有意义的方式链接它们，聚合它们并使其全球可用?一方面，有在现场或控制级别产生的信息。另一方面，有些信息需要集中管理，例如在MES或ERP系统中。这里的主要问题是，要链接的信息不仅必须在公司或地点内可用和可访问，而且必须经常在地点边界之外交换，以便获得新的信息。

经典的自动化金字塔中的数据从一个层次流到下一个层次:现场层次的传感器或执行器只与更高层次的控制通信;机器控制与生产计划交换数据，生产计划又与公司的ERP交换数据。这些系统转换会带来障碍，因为它们通常会过滤数据。克服这些障碍并在功能上开发这些障碍通常是非常耗时和昂贵的——在实践中，这是通过网关或协议转换器实现的。因此，消除这一障碍必须是所有工业4.0活动的首要目标。

在大多数生产过程中，不可能完全克服这些障碍，因为生产过程以极高的循环率执行，或必须观察精确定义的顺序。目前正在开发通过开放体系结构的ERP系统，在现场层面上的参与者之间进行确定性通信的解决方案。

此外，与现有的传输过程并行形成了一个可以直接从不同来源访问的中央池。为此目的，许多公司在内部服务器或云中的私有租户上建立“私有云”或“边缘云”，在这些租户上，访问权限一开始是完全“私有”的。作为新业务思想和模型的一部分，如果有必要使个别信息项对其他公司、地点或云可用，则可以在不同的承租者之间交换这些信息，并考虑具体的使用授权。云的能力是可扩展的，允许记录大量的数据——甚至是那些目前还不清楚是否可以从中获取知识，或者是否可以在以后用于产生效益甚至商业案例的数据。因此，首要目标是首先记录来自各种不同来源的数据，将这些数据汇总并使其可用。下一步是链接数据。这些数据是否有可能用于新的商业模式，只有到后来才会清楚。打个比方，我们现在正在建设一条高速公路，货物可以在后面的阶段运输，然后我们可以在上面附加商业案例。目前没有人确切知道这条高速公路将通向哪里。

在过去，控制单元和各自的传感器或执行器之间的点对点连接主导了工业自动化。主从通信模式目前占主导地位。这意味着在线性拓扑(现场总线安装)中，一个控制单元通常通过一根电缆为多个终端设备服务。新技术的使用将允许向网状或星形通信架构的过渡，这是我们从IT部门已经知道的。将公司的自动化网络(OT)和IT网络连接起来，就可以实现各级、四面八方的数据交换。为了链接，特别是评估这些数据，必须是当前的数据，或者提供专门的时间参考，并具有特定的参考，例如地理参考。

Leuze electronic最初积极解决数据可用性的问题，并首次跨越所有系统边界，从传感器到云直接传输数据。为此，Leuze电子在其传感器中集成了一个OPC UA服务器，并通过发布者-订阅者模型停靠在微软Azure云上。然而OPC UA通信目前基于客户-服务器架构，在该架构中，接收方决定数据量和数据交换频率，发布-订阅方法是与云应用程序通信的首选方法，因为在这里，尽管接收方(订阅方)选择要传输的数据，生产者(发布者)负责在必要的时间点分发数据，或者从应用程序的角度来说，在适当的时间点分发数据——类似于时事通讯。Leuze electronic通过微软的物联网代理扩展了这一转变，使数据能够在所有方向上进行普遍的传输。现在，代理使得类似地操作客户机-服务器通信到本地车间概念成为可能。这为新的、基于云的应用程序打开了各种迁移路径。

与经典解决方案的不同之处在于，工业物联网概念依赖于全球可用的数据。因此，数据也可以跨越系统和公司边界进行全球联网，以进行解释和评估。这种全局数据可用性立即引发了数据完整性的问题。在通信通道和全球可用系统中，必须确保数据完整性，这是一个不可避免的公认前提。OPC UA在联邦安全与信息技术研究所进行测试，并为安全通信提供所有四种一般规定的安全特性:身份验证、授权、验证和加密。通过这种方式，来自信息技术(IT)世界的测试方法和程序被转移到自动化技术(OT -运维技术)世界。这可以归为“ITgoesOT”。未来的身份验证将使用证书进行。在未来，Leuze电子公司的传感器将因此配备一个独特的安全证书，以及迄今为止的身份数据，如序列号。

为了一致地构建信息的可用性，必须使数据源的检测和寻址能够跨越云端的所有系统边界。这并不需要使无保护的访问成为可能，而是简化了安装。向全球云系统手动公布大量边缘设备（如传感器和执行器）或在云系统中注册它们是不可行的。相反，需要技术机制，这使得云系统能够自主识别集中分配给它的边缘设备。这些机制称为全局发现功能。有两种不同的机制，它们是OPC UA标准的组成部分：一方面是本地发现机制（本地发现服务器），另一方面是全局发现机制（全局目录服务器）。它们都需要广泛的证书交换（信任列表类型）来保护访问。Leuze electronic的传感器——对应于其客户承诺的“更智能的可用性”——可通过各种形式的发现机制进行安全访问。

工业4.0的核心要点之一是在资产生命周期中提供全面的信息。在这个系统中，增强现实技术的想法无缝地融合在一起。该技术通过带有立体摄像头或数据眼镜的平板电脑等移动设备，将用户视野中的虚拟信息视觉化，丰富了实际的可视环境。一个决定性的优势是功能和特征的可视化，这是迄今为止只能在手册和门户网站的图形。现在，它们在实际空间的适当位置，在视野中可见地显示出来。这大大简化了调试。在这里，补充虚拟信息不仅仅局限于被动数据。以其代码阅读器为例，该阅读器通常安装在传送带上，必须读取通过包装上的条形码，Leuze电子公司已经证明，传感器的光学(通常不可见)测量场可以在正在进行的过程中显示。而且，这还不是全部:通过连接到云，每次读取操作后，读取结果——OK、NOK、代码内容——都可以立即在数据眼镜上显示出来，以便调试工程师或服务人员在线查看系统的状态。

新技术的使用不仅仅局限于代码阅读器或定位传感器等复杂设备。简单触发光电传感器也越来越多地集成在未来的预测性维护概念中，以保障机器和系统的可用性。第一步是附加的警告信息，例如当传感器变脏时。很快，通过一个简单的界面，传感器就有了一系列配置选项。在这种情况下，IO-Link现在变得不可或缺，因为这种简单的三线接口提供了新的工业物联网概念所需的所有功能，但即使在非常小的设备中也可以以低成本集成。这里特别值得一提的是双通道变体，其中一个通道用于具有高时间确定性(即实时)的处理模式的二进制切换信号，另一个通道用于访问来自传感器的识别和参数数据和消息。

由于控制系统的接口越来越基于以太网，因此功能强大到足以同时为两个数据通道服务，这开启了全新的可能性——而正是这些可能性为工业4.0的网络化世界所需要，以便将数据传输到不同的目的地和层次。长期以来，Leuze电子公司一直遵循这一趋势，并很早就决定在其复杂的识别设备和测量传感器中集成直接现场总线访问。有了两个数据通道，这是可用的基础-在不太复杂的传感器的情况下通过双通道IO-Link，并通过集成现场总线接口与附加TCP/IP通道，在集成连接设备的类型标识中由红色i标识。

关于Leuze电子
Leuze电子是全球光学传感器领域的创新领导者之一，也是国际知名的电气自动化领域的领先制造商和解决方案提供商。其主要关注的领域是内部物流，包装工业，机床和汽车工业以及医疗技术。产品范围包括开关和测量传感器，识别系统，图像处理和数据传输解决方案，以及职业安全组件和系统。公司成立于1963年，总部位于德国欧文，拥有专业的应用技术和全面的行业知识。在全球超过40家销售合作伙伴的支持下，我们在22个地点拥有1200多名员工，从事研发、生产、销售和服务。创新的产品开发，量身定制的完整解决方案和广泛的服务代表着Leuze电子的“智能传感器商业4.0”。