收集、存储和访问工业数据

大数据分析是工业物联网(IIoT)和工业4.0的实现工具之一。数据从车间或其他工业设施开始，作为离散点、模拟值、智能设备状态、条形码扫描批号等。然后必须从这些边缘设备收集这些信息，作为大数据存储和分析的第一步。

连接到控制器的人机界面(HMI)数据集中器旨在将这些信息集中在一起，供操作员在本地使用。HMI数据集中器设计用于与控制器一起工作，以收集所有边缘数据，以便立即使用和改进流程。但是，其中一些信息通常需要存储起来以供以后使用。最常见的原因是分析数据以改进操作。

云通过与数据集中器协同工作来提供长期的信息存储。将数据甚至HMI应用程序推到云端提供了通过数据分析保持机器和流程高效可用的方法。

HMI，本地数据集中器

虽然可以将重要数据推送到云端，但重要的是在本地(在HMI数据集中器中)整合数据，并仅将数据分析所需的信息发送到云端，这是HMI数据集中器提供的众多功能之一。表1列出了其他函数。

来自传感器、控制器和智能设备的数据可以高速安全地收集以供本地使用。HMI数据集中器还可以在将数据发送到云之前对其进行缓冲和操作(参见图1)。

在本地，HMI数据集中器通过多种通信方式从控制器和边缘设备中提取数据，提供数据采集解决方案。在工厂车间，操作员可以监控和跟踪机器和处理状态，并通过软件中的消息、图表和趋势功能寻找变化、故障、事件和其他条件。这是即时的、实时的信息，不需要离开设施就能发挥作用。

传感器和其他边缘设备只是信息的提供者，但大多数设备必须收集它们的数据。根据应用程序的不同，每秒钟都可能有数百甚至数千台设备收集数据。本地HMI数据集中器可以做到这一点，但基于云的系统可能不适合它。这通常是由于带宽限制和商业影响。使用云来收集和存储所有数据还需要从云到本地网络的出站和入站连接，从而产生安全问题。

更有意义的是让HMI收集和集中数据，然后将HMI连接到云端，提高安全性和带宽。HMI数据集中器可以包含用于本地使用、趋势分析和即时分析的数据超集。对于HMI的云连接，数据交换速率可能会减慢，因为不是所有信息都发送到那里，只发送一个子集。例如，可能只需要在云中存储小时平均值、总数和其他摘要信息。

如果需要更多的数据在云中进行远程访问，则可以执行存储和转发功能。有了这个功能，数据可以在本地收集，并保存到位于云中的数据库或历史记录中，因此不需要维护大量的本地服务器来存储所有数据。如果没有可用的连接，则数据存储在HMI本地。当连接可用时，所有数据或其中的一个子集都被转发到云中的数据库。

云计算的优势

云从基础设施和可伸缩性开始提供成本效益(见表2)。没有必要投资大数据基础设施。所需硬件的成本很低，云中的数据存储也很便宜，而且几乎无限量。

云连接也非常灵活。与使用本地专用服务器的困难相比，将大量数据(尤其是来自不同来源和位置的数据)绑定到云端要便宜得多。基于云的历史记录或任何数据库和服务通常都可以用作中央存储库，HMI数据集中器将数据从许多不同的设施推送到云中，这些设施可以分散在广阔的地理区域。

对于一些历史软件，甚至不需要安装软件;它作为一种服务提供。它不需要安装在本地服务器上才能被使用。所需要的只是用户名和密码。一旦购买了服务，使用SaaS与连接到谷歌的Gmail没有太大区别，因为用户可以订阅并将软件作为服务使用。

可伸缩性使来自工厂内或跨多个工厂的所有设备的数据可以发送到云端，或者只是数据的一个子集。云定价通常基于所需的数据存储量，并且可以根据需要进行伸缩。

在大多数应用中，HMI数据集中器捕获所有相关的机器和过程数据，并根据需要在本地提供这些信息。这样，云就可以用于长期的数据存储和分析。以这种方式查看工厂或流程大数据可以揭示许多瓶颈、低效率和节省成本的领域。

这是通过结合和操作原始数据，实时和历史，以创建可操作的情报和信息。然后，这些信息可用于企业资源规划(ERP)系统、维护系统、流程改进软件、总体设备效率(OEE)仪表板和其他应用程序的进一步分析。

数据访问门户

使用分析、数据挖掘技术和各种统计工具，将工业物联网连接到最小的边缘设备，可以提高信息的分辨率。通常，一旦在仪表板上生成、筛选和查看了足够多的数据(或者通过统计分析运行)，就会发现无法预见的流程改进方法。应用程序指示是需要所有数据还是子集。

基于云的数据收集简化了可访问性，允许用户利用互联网。HMI软件可以整合来自云中的多台机器、系统或工厂的数据。有了正确的用户名和密码，用户几乎可以从任何智能设备上使用远程瘦客户机登录并访问有意义的信息。

当设施位于广阔的地理区域时，HMI数据集中器和云数据收集可以提供快速的结果，用户可以在智能手机和平板电脑等设备上根据请求或通过文本消息等推送技术查看全球范围内的结果。

混合动力系统

随着计算机和其他嵌入式控制器的成本继续下降，连接到云的嵌入式人机界面的使用将继续增加(见图2)。在没有数据存储功能转移到云的情况下，这些嵌入式人机界面数据集中器的尺寸和价格将继续缩小。这种混合系统与本地嵌入式hmi连接到云端，将在许多情况下提供最低成本的解决方案。

HMI软件在实现这些混合系统方面也发挥着重要作用。云存储不仅非常便宜，而且现在的HMI硬件和运行时软件也具有成本效益。当在这种混合配置中使用时，这些嵌入式HMI占用的内存非常小，仅需要3 MB内存来承载HMI运行时应用程序。

嵌入式HMI可以用作混合系统中的数据集中器，并在将数据转移到云端之前收集数据。在某些应用中，嵌入式HMI可以是一个没有本地显示的盲的无头设备。在这种情况下，通过将智能手机或平板电脑等智能设备连接到云端，所有的操作员界面功能都可以在本地执行。这些混合系统不仅提供HMI数据集中器功能和操作界面，还能够为远程设备提供实时和历史信息。

尽管大多数数据都可以转移到云端，但对本地操作和监控的需求不会消失，向管理人员或制造链中的其他任何地方提供信息的需求也不会消失。随着数据被推送到云端进行长期存储，一旦在ERP系统、维护系统、仪表板或统计分析软件中生成、筛选和查看了足够多的数据，流程改进就变得可行。

法比奥Terezinho施耐德电气Wonderware公司的软件开发总监。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

更多的建议

关键概念

• 人机界面(HMI)数据集中器连接到控制器，旨在将信息集中在一起，供操作员在本地使用。
• 基于云的历史学家作为一个中央存储是有意义的，HMI数据集中器将数据从不同的设施推送到云端。

考虑一下这个

其他好处HMI数据集中器可以提供吗?

在线额外

有关基于云的历史学家和HMI数据集中器的其他故事，请参见下面的链接。

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。