集成商如何帮助IIT应用程序

现在，许多商业和工业最终用户都心知肚明的事（物联网）概念的互联网，至少在一般条款。他们知道智能设备和传感器可以互相，互联网和移动设备进行通信。许多有兴趣参加由物联网所承诺的简单，廉价的数据访问的优势，但他们不知道从哪里开始。或者，即使他们有一些好的想法，他们也不愿意奉献人员任务与其他紧迫的业务重点。

造成了许多好理由造成恐惧。例如，普通的消费者级IOT小工具可能很好的家庭娱乐系统，但大多数缺乏商业级用户所需的稳健性。工业物联网（IOT）设备可提供，并在正确选择和实施时提供提高的可靠性。

Iiot网络，软件，服务

工业物联网项目包括一系列现场硬件设备、网络、软件、通信协议、云服务、用户设备等。仅仅因为任何一个设备或软件应用程序声称具有工业物联网功能或已就绪，并不意味着它就能即插即用。

一些自动化硬件，软件和服务提供商已经接受了不确定性，研究了选项，并开发了为最终用户提供强大的IIOT解决方案的经过熟悉的IIOT解决方案的验证手段和方法。应用工业自动化硬件，电气设计，网络，软件编程和云系统的多学科知识，用于创建有用且可靠的部署IIT应用程序的方法。最终用户可以使用IIOT解决方案提供商 - 无论是通过系统集成商（SI） - 以创建经济且有效的IIOT安装，有时通过填写电子表格。

为什么IIoT？远程数据访问

原始设备制造商（OEM），机器制造商和生产/加工企业已经有很多工作要做，在设计和操作设备和系统高效运行。当机器和设备可以被监控，优化和诊断，实现最佳性能。当用户可以远程操作调整系统参数更加效率的不断积累。所有这些任务，需要对系统数据进行远程访问。

然而，机器可广泛整个设施部署，并在世界各地的多个位置。操作流程可能依赖于许多远程系统，如泵站，可再生能源发电的网站，或油库。

从分布式或远程站点获取数据经常证明有问题。建立远程连接是可能的，但已经需要昂贵的工程和安装工作，包括无线电或网络基础设施。蜂窝通信有所改善了事物，但它可能变得昂贵，这取决于数据量。虽然可以检测到在适当的问题中的连接，但员工通常需要前往现场以执行额外的诊断。这引入了延迟，成本和风险。

工业物联网的实现使用硬件设备、软件应用程序和网络选项来克服这些挑战，使远程连接、数据监控和调整变得简单且成本低廉，但前提是终端用户能够指定、设计、集成、安装和维护正确的技术组合。

IIOT好，坏，没有丑陋

一些潜在的IIOT采用者的好消息是这项技术的大部分技术已经进入商业现成（COTS）水平。许多传感器和现场设备具有充足的内置计算能力。无线网络和蜂窝选择快速可靠。互联网连接普遍存在，有许多云计算选择。每个人都有一个智能移动设备。

坏消息是许多oem厂商和最终用户的工作人员,以建设和运营的产品和工艺,但大多数没有专家——更不用说多个专家有IIoT经验技术,如数字组件选择、软件配置、局域网络、互联网/移动网络等等。即使他们有这样的员工，这样的团队也可能花费大量的时间来试验开发解决方案。

许多最终用户，其结果发现，搞一个有经验的多学科的解决方案供应商的成本，有效地实现了IIoT的解决方案，避免难看的挑战的最佳途径。

建立IIOT解决方案

由于最终用户的各种使用范围广的平台行业工作，有无数的技术变化可能。任何IIoT解决方案提供商必须在一个位置，以调查的技术和用例的风景，以确定最佳approaches.Original设备制造商（OEM），市，在制造/加工厂和SI可以从IIoT解决方案，包括受益远程监控和以下图1元素：

• 应用数据源：通常在该领域的仪器或智能系统
• 边缘计算：用于收集和预处理数据的设备
• 通信：通过有线或无线本地网络，Internet连接或蜂窝连接传输数据
• 云计算：聚集，日志和数据的可视化支持
• 内置和自定义模块：用于测量，计算和分析数据，为知情用户决策提供所需的见解
• 移动/ Web可访问性：用户要查看生成的仪表板，访问数据并进行调整。

各具特色的IIoT溶液开始，其中的数据被在外地源工业“边缘”。而不是强迫一个尺寸适合所有人的答案，有几个边缘计算选项来收集提供足够的配置或编程能力和预处理数据：

• 可编程逻辑控制器（PLC）：主要用于自动化
• 人机界面（HMI）:主要用于可视化
• 边缘网关：主要用于数据处理和计算。

下一步是使到更高级别的系统的数据传输。边缘计算硬件必须具有互联网连接或移动蜂窝数据连接。而且，由于这些连接的远程性质，任何通信方法，必须适应中断，同时最小化带宽使用，以降低成本。

诸如OPC统一架构（UA）和HTTP等通信协议是可能的，但是对于此服务，消息排队遥测传输（MQTT）协议是理想的。MQTT是发布/订阅（PUB / SUB）协议，其中边缘源数据仅在更改或在定义的间隔内发布到服务器。任何客户端都可以订阅服务器，以便在可用时获取最新数据。此外，MQTT通信在边缘发起使用出站消息，通常意味着它不需要与防火墙配置介绍。根据PLC或HMI的制作和模型，该设备可能包括本机，但有限的MQTT PUB /子能力。Edge Gateway还可以提供更多功能的链接。

MQTT Broker可以托管在本地服务器上，但更常见且灵活的方法在托管托管服务器上将其定位，例如Amazon Web服务提供的服务器（AWS）。

有了这些COTS元素，下一步需要开发软件来处理传入的MQTT数据并向终端用户浏览器和移动设备提供可视化仪表板。它应该提供足够的计算能力，以便用户能够分析数据，创建关键性能指标(kpi)和其他计算，支持使用预防性和预测性方法改进操作。IIoT应用程序还需要足够灵活，以满足任何客户机应用程序，便于终端用户使用并可维护。

为解决这些需求的最佳选项是一个解决方案供应商创造一个可配置的云托管平台，并提供其软件即服务（SaaS）。最终用户可以选择访问和配置软件本身，而是将最有可能保留了SI的服务。对这项工作（图2）。

任何网络或云解决方案的另一个重要方面是网络安全。系统集成商往往会增强选定的组件和服务提供以下保护方法的内置功能：

现场设备网络安全保护

• 每个现场设备用唯一的ID和密码识别，并使用SSL（WSS）隧道使用WebSocket连接
• 使用SSL / TLS认证和加密的单向加密是默认的，具有双向X.509认证。

基础设施网络安全保护

• 所有服务器和经纪人都托管在位于美国的AWS云或AWS政府云计算市场，与专用服务器和可用的门户部署
• 服务器基础架构是基于可扩展的水平/可修复的microService集群提供不间断服务
• 应用程序由NIST和GOVCLoud认证和注册开发团队设计和维护
• 定期进行内部审计
• 根据需要应用基础架构更新和补丁
• 平台可以通过任何第三方进行审核
• 监测活动24/7的活动，以寻找违规或攻击，灾难恢复和安全恢复程序和政策是必要的指导行动。

前端网络安全保护

• 服务器和用户界面之间的数据事务由SSL / TLS加密保护，所有认证和加密密钥每60天续订/更换一次（大多数网站只执行每360天）
• 用户会话，都使用复杂的密码，以及所有的登录和活动符合NIST协议被跟踪
• 粒度访问控制列表（ACL）可确保每个用户可以完全访问，根据指定的资源。

评估IIOT解决方案的任何人都应该确保前面的网络安全元素和最佳实践到位。

把它全部拉到一起

虽然这是基于许多元素，但它可以根据任何给定的最终用户应用程序定制。这是许多最终用户可能希望与经验丰富的SI合作以实现所需的结果。为了帮助简化过程，系统集成器可以提供电子表格或其他应用程序，其中最终用户可以列出兴趣的输入/输出点和一些支持信息。用它在手中，SI可以建议一个或多个边缘计算硬件配置。

一旦概念被批准，集成商可以:

• 设计远程面板
• 指定边缘计算和网络元件
• 配置并编程边缘硬件
• 将信息传送到基于云的MQTT服务器
• 部署和配置的云应用
• 建立用户帐户和仪表板。

安装现场硬件后，系统集成器可以在小时内使用工作IIT远程监控解决方案。

IIoT在行动

一个加工车间操作近100台冲床和计算机数控(CNC)机床，每一台都能提供重要数据，这些数据可以被记录和分析，以提供性能和预防性维护信息。为了监控和收集这些数据，SI在每台机器上设计并安装了一个远程终端单元(RTU)面板。每个RTU使用一个PLC来监控硬线或串行数据，并将其传输到另一个作为监控数据集中器的PLC(图3)。

反过来，此监控PLC与基于云的IIOT解决方案集成，用于将数据记录到数据库，为使用实时数据提供仪表板，使数据下载可用，并执行分析规则以提供预防性维护报告。使用此可用信息，最终用户能够提高机器可用性，节省时间和金钱。

在另一个案例中，公路运输代理在路面上运行了许多雨水泵站，尽管每个位置可能具有稍微独特的配置。初始自动化和远程监控工作侧重于提供虚拟专用网络（VPN）远程访问电源和电机监控，高级检测，密封泄漏检测和天气传感。

后续相位将这些子系统中的每一个捆绑在一起，因为所有泵站都集成到IIOT解决方案中。现在，具有适当安全凭证的机构员工可以使用任何Web浏览器设备，如笔记本电脑，智能手机或平板电脑，以查看所有泵站的状态，如果有问题，则接收通知。这导致了所有车站的正常运行时间和可用性，同时减少了任何危险的道路洪水条件的可能性。

一个有针对性的IIOT解决方案

技术已经达到了一个临界点，可以使用边缘计算、网络和云选项来构建工业物联网远程监控解决方案，以帮助工业和商业oem和最终用户操作和优化他们的系统。然而，硬件和软件的正确组合仍然需要经验丰富的人。许多用户并没有为此配备人员，或者需要专注于他们的核心业务，这可能是采用的障碍。

领先的解决方案提供商合作，打造一系列灵活的硬件架构，软件解决方案和基础设施为基础的COTS原则和SaaS，具有快速，经济有效地部署的目标，辅以持续的支持。最终用户可以有一个可行的和实用的基于云的IIoT远程监控解决方案并以小时运行，而不是几个星期或几个月，通过保留的SI实现和维护解决方案。

Maryam Afshar.是产品经理和布莱恩Gallogly是总统量子自动化．由副主编克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com.．

更多答案

关键词：IIOT，工业互联网，留言排队遥测运输（MQTT）

考虑一下这一点

你有什么在设施中实施IIT的最大挑战和担忧？