산업 IoT의 센서 시스템

현대 산업 시스템의 핵심 구성 요소는 컨트롤러, 모니터 및 플랜트를 실행하는 기타 운영 기술에 데이터를 공급하는 센서입니다. 센서 네트워킹은 수년 동안 사용되어 왔지만 인터넷의 출현으로 센서 시스템 사용의 기회와 도전이 모두 확대되었습니다. 센서가 산업용 사물 인터넷(IIoT)의 일부가 되면서 설계 기회와 과제도 확대되었습니다.

센서는 현대 공장에서 다양한 역할을 합니다. 프로세스 제어를 위한 데이터를 제공하는 것 외에도 품질 평가, 자산 추적 및 작업자 안전을 지원합니다. 강력한 클라우드 기반 분석 소프트웨어 및 인공 지능의 출현으로 센서 데이터를 사용하여 프로세스 최적화 및 예측 유지 관리를 통해 생산 비용을 절감할 수 있었습니다. 그리고 일단 인터넷으로 라우팅되면 센서 데이터는 공급 관리에서 생산 자원의 글로벌 조정에 이르기까지 다양한 용도로 사용될 수 있습니다.

이러한 다양한 용도를 위해 다양한 센서 유형을 사용할 수 있으며 지속적으로 새롭고 개선된 버전이 제공됩니다. 조명, 온도, 동작, 위치, 존재, 시각, 힘, 흐름 및 화학 성분은 가장 일반적인 센서 유형입니다. 거의 모든 유형의 프로세스 또는 환경 조건에는 측정에 적합한 센서 유형이 있으며 TE Connectivity 와 같은 광범위한 포트폴리오 회사에서 사용할 수 있습니다. 및 Aceinna 와 같은 전문 제공업체 .

IoT에 연결해야 하는 산업에서 사용되는 센서 유형은 매우 다양합니다. (이미지:포스트스케이프)

전통적으로 이러한 다양한 센서 유형이 제공하는 정보는 단일 시설 또는 단일 기계에 국한된 로컬 리소스로 남아 있었습니다. 그러나 저렴한 광역 연결 옵션의 출현으로 전 세계 어디에서나 센서 데이터에 액세스할 수 있는 기회가 열렸습니다. 이러한 접근성은 센서 데이터 및 정보를 활용하기 위한 다양한 옵션을 제공합니다. 즉각적이고 광범위한 관심을 불러일으킨 것은 예측 유지 관리로, 강력한 분석 알고리즘을 실행하는 원격 컴퓨터(클라우드 어딘가)가 센서 데이터를 사용하여 거의 실시간으로 기계 상태를 확인하여 장비가 고장나기 전에 긴급한 유지 관리 요구 사항을 식별합니다. 그러나 개별 산업용 센서를 전 세계의 모든 리소스 및 이해 관계자에게 연결하는 기능을 활용하기 위해 다른 많은 애플리케이션이 확인되고 있습니다.

불행히도 센서를 인터넷에 연결하고 데이터로 유용한 작업을 수행하는 것은 특히 쉽지 않습니다. 특히 레거시 센서 시스템을 다룰 때 그렇습니다. 산업용 센서는 데이터를 기존 사용자에게 보내기 위해 다양한 프로토콜을 사용합니다. 그러나 인터넷은 TCP/IP 형식의 데이터가 필요하므로 최소한 프로토콜 변환이 필요합니다. 특히 많은 센서에 연결이 필요한 경우 데이터를 통합하고 집중하기 위해 허브 또는 게이트웨이가 필요할 수 있습니다. 그리고 데이터에는 목적지가 있어야 합니다. 즉, 나중에 검색하고 종종 데이터 처리를 수행하기 위해 최소한 데이터를 저장하기 위해 일종의 클라우드 서비스를 사용하는 것을 의미합니다.

연결은 물론 양방향으로 작동하므로 센서를 웹에 연결하면 원격 구성 및 제어가 가능합니다. 또한 전송된 데이터와 들어오는 제어 명령 모두의 보안을 보장해야 할 필요성을 촉발합니다(EE Times: 산업용 IoT가 해킹되는 날 참조). ). 센서 다수의 상태를 인증, 프로비저닝 및 모니터링하는 것은 연결에서 발생하는 추가 요구 사항입니다. 따라서 IIoT 산업용 센서는 실제로 에지에 있는 장치에서 클라우드의 서비스에 이르는 격차에 걸쳐 있는 복잡한 하드웨어 및 소프트웨어 모음입니다. 이 컬렉션을 구축하는 방법은 상황에 따라 상당히 다릅니다. 다행히도 디자이너가 적용할 수 있는 제품과 서비스에도 큰 변화가 있습니다.

센서 시스템을 IIoT로 가져오려면 하드웨어와 소프트웨어의 복잡한 에코시스템이 필요합니다. (이미지:파괴적인 기술)

많은 개발자에게 레거시 센서 시스템은 IIoT 후보가 될 것입니다. 산업용 장비의 수명은 일반적으로 수십 년으로 측정되므로 인터넷 연결로 변환해야 하는 대규모 설치된 센서 기반이 있습니다. 개발자는 Link Labs 의 것과 같은 스마트 라디오 모듈을 추가하여 시작할 수 있습니다. , 기존 센서 인터페이스를 활용하고 필요한 프로토콜 변환 및 연결을 제공할 수 있습니다. Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN 및 셀룰러를 포함하여 선택할 수 있는 다양한 무선 네트워크도 있습니다. 레거시 시스템을 연결하는 개발자는 산업 서비스를 제공하는 많은 클라우드 서비스 제공업체 및 분석 소프트웨어 제공업체 중에서 선택해야 합니다.

새로운 시스템 설계의 경우 몇 가지 옵션을 사용할 수 있습니다. 물론 하나는 베어 센서로 시작하여 레거시 시스템과 같은 설계 접근 방식을 사용하는 것입니다. 컨트롤러 네트워크 연결을 처리하는 라디오와 함께 센서 인터페이스 및 데이터 보안을 제공하기 위해 추가되어야 합니다. 레거시 시스템과 마찬가지로 설계자는 클라우드 서비스를 준비해야 합니다.

그러나 개발자는 새 시스템을 만들 때 처음부터 완전히 작업할 필요는 없습니다. 호환 가능한 구성 요소를 조합하여 조립할 수 있도록 하여 센서, 컨트롤러 및 무선 구성 요소의 결합을 단순화하는 여러 플랫폼 기반 접근 방식이 등장했습니다. 예를 들면 M2.COM 플랫폼 Arm, Advantech, Bosch Sensortec, Sensirion 및 Texas Instruments가 공동 개발했습니다. 이 플랫폼은 표준화된 폼 팩터와 인터페이스를 사용하여 개발자가 다양한 공급업체 중 하나에서 적합한 센서와 무선 모듈을 선택한 다음 간단히 함께 연결하고 플랫폼의 IoT 소프트웨어 에이전트를 설치하고 센서를 만들기 위한 응용 프로그램을 개발할 수 있도록 합니다. 다양한 클라우드 플랫폼과 함께 사용할 수 있는 모듈입니다.

M2.COM 플랫폼과 같이 표준화된 빌딩 블록을 사용할 때 IIoT 센서 시스템을 조립하는 것이 더 간단합니다. (이미지:M2.COM)