IIoT e comunicazioni M2M e il loro ruolo nell'automazione industriale e nei sistemi di controllo

Questo breve articolo tratterà dei luoghi comuni e mostrerà alcune importanti discrepanze tra queste due tecnologie.

Al fine di fornire sistemi onnipresenti in grado di ottimizzare il rendimento operativo e la produttività delle macchine, viene collegata e incorporata una gamma di sensori, robot, attuatori e controllori più intelligenti. L'Industrial Internet of Things (IIoT) e le soluzioni di comunicazione M2M dispongono entrambi dell’accesso remoto ai dispositivi come nucleo comune e consentono la comunicazione tra i dispositivi senza alcun controllo umano. L'obiettivo è fondamentalmente lo stesso (raggiungere la connettività), ma i mezzi per renderla redditizia sono diversi.

Cos'è la comunicazione M2M?

Lo sviluppo dell’M2M è stato cruciale per la realizzazione dell'IIoT. M2M è essenzialmente una comunicazione punto a punto con linee fisse che implementano diversi protocolli tra dispositivi di applicazione specifica e dello stesso tipo. I dispositivi M2M accedono alle richieste di dati allegati o trasmettono automaticamente gli stessi. Questi possono essere vari tipi di sensori di temperatura e rilevatori di movimento. Una macchina monitorata adeguatamente complessa può impiegare il modulo M2M come un modem che permette la trasmissione dei dati. Tuttavia, la macchina con un semplice circuito e un interruttore potrebbe non mostrare un comportamento adeguatamente intelligente, che quindi è posta in un ruolo di slave controllato dal modulo M2M.

Il gateway M2M offre l'interconnessione dei dispositivi M2M e inoltra i dati raccolti da una rete di comunicazione. La rete di comunicazione serve come infrastruttura per permettere la comunicazione tra il gateway M2M e l'applicazione o il server dell'utente finale M2M. A questo scopo, possono essere utilizzate reti cellulari, linee telefoniche e satelliti di comunicazione, come mostrato nella seguente Figura 2. I controllori logici programmabili (PLC) ora controllano i sistemi di comunicazione M2M. I PLC sono una componente vitale del controllo di supervisione e acquisizione dati (SCADA), un sistema di controllo creato per gestire operazioni industriali automatizzate su larga scala. I sistemi M2M standard sono esclusivi e indipendenti da Internet, senza alcuna disposizione per servizi, applicazioni e analisi più ampie. I sistemi M2M sono quindi definiti "in silo" o tecnologia monouso/dedicata e svolgono un lavoro eccellente nel controllo di uno specifico processo industriale. Tuttavia, non possono condividere i dati con i sistemi ERP, PLM o SCM di un'impresa commerciale.

Farnell ha collaborato con numerosi fornitori come Schneider, Siemens, Mitsubishi, Honeywell, ABB, MulticomPro e altri, che producono un ampio portafoglio di prodotti come PLC, HMI, gateway IIoT, gateway M2M, ecc., per soddisfare diverse esigenze in materia di IIoT e comunicazione M2M nell'automazione industriale e nei sistemi di controllo. (Per maggiori informazioni, clicca qui)

Figura 1: Architettura di base della comunicazione Machine-to-Machine

Cos'è l'Industrial IoT?

L'Industrial Internet of Things (IIoT) è un nuovo paradigma per lo sviluppo di applicazioni di valore e capacità di business sopra la rete Industrial Ethernet, che collega completamente la fabbrica. La rete IIoT collega macchine come robot industriali, macchinari e sensori collegati che permettono la comunicazione tra le macchine. Tali dispositivi impiegano vari attuatori e sensori per inviare dati via internet. L'Internet of Things, noto come IoT, comprende dispositivi comunicanti utilizzati per la comunicazione da macchina a macchina. IIoT si traduce in informazioni azionabili in tempo reale che aiutano gli operatori a gestire le loro fabbriche in modo più efficiente. Questi sistemi permettono un livello superiore d'integrazione delle operazioni aziendali con conseguente aumento dei profitti e riduzione dei costi.

Con l’IIoT e le comunicazioni M2M, vengono integrati vari processi di produzione utilizzando dispositivi intelligenti. Questa disposizione genera e accumula dati industriali interessanti. L'Industrial Internet Consortium e l'Industria 4.0 raccolgono queste idee per l'industria, oltre a concentrarsi sul riunire diversi processi di produzione con capacità analitiche e computazionali avanzate basate su internet.

Un ottimo esempio per questo livello è lo SmartEdge Industrial IoT Gateway di Avnet che collega i sensori e diversi altri dispositivi al cloud. Si può visualizzare lo stato e controllare i dispositivi collegati da un portale web completamente personalizzabile da qualsiasi luogo abilitato a Internet. Il gateway è basato sul noto SoC Broadcom BCM2837 di Raspberry Pi, un quad-core Arm Cortex-A53 a 64 bit che fornisce potenza di calcolo ad alte prestazioni. (Per maggiori informazioni sullo SmartEdge Industrial IoT Gateway di Avnet clicca qui)

Al di sopra di questo ci sono le strutture per catturare e analizzare lo storico continuo del processo, e gli strumenti per pianificare e programmare le attività di produzione che vengono trasmesse ai livelli inferiori per l'esecuzione. Nel caso dell'IIoT, le applicazioni in esecuzione contro il cloud storage includono applicazioni orientate alle imprese industriali come la pianificazione/schedulazione, l'ottimizzazione e l'ingegneria.

Figura 2: Architettura di base dell'Industrial IoT

Comunicazione M2M vs IIoT- Principali differenze:

I termini IIoT e M2M hanno radici comuni, poiché entrambi si riferiscono a un'origine identica: dispositivi che si interconnettono a un sistema di controllo industriale per ottenere un risultato tangibile. L'IIoT, tuttavia, offre capacità cruciali dove i sistemi M2M tradizionali falliscono. Un sistema M2M è progettato per controllare un processo esclusivo, generalmente una macchina industriale o un gruppo di macchine interconnesse. Questo viene realizzato tramite connettività cellulare o cablata utilizzando moduli hardware incorporati e comunicazioni punto a punto che eseguono un'applicazione dedicata. I sistemi IIoT utilizzano internet per inviare i dati dei dispositivi al cloud dove vengono applicati molteplici servizi e applicazioni.

Figura 3: Architettura di base della comunicazione Machine-to-Machine

I sistemi IIoT permettono di condividere i dati in tutta l'impresa per estrarre la business intelligence per una migliore gestione delle operazioni. La transizione da implementazioni di silos chiusi a tecnologie IIoT aperte e multifunzionali permette l'integrazione dei dati dei sensori e dei dispositivi con altre applicazioni aziendali come Big Data e analisi. I sistemi M2M decodificano i problemi attraverso il miglioramento del servizio a livello di macchina o di dispositivo, mentre i sistemi IIoT sfruttano i Big Data e l'analisi per ottenere miglioramenti a livello aziendale.

I sistemi M2M riducono le spese legate all'assistenza con funzionalità remote come la diagnostica remota, gli aggiornamenti e la risoluzione dei problemi a distanza per ridurre al minimo l'invio di tecnici addetti all’assistenza sul campo in località remote. I sistemi IIoT, al contrario, accentuano i miglioramenti operativi e forniscono prodotti informativi come servizi attraverso il cloud. In altre parole, l'IIoT segna una transizione dall'hardware (come la connettività e i dispositivi) al software (come i servizi, la conoscenza utilizzabile e i dati) per migliorare le operazioni.

M2M vs IIoT: La tua scelta:

La tua decisione si basa su ciò che vuoi dalla tecnologia di comunicazione del tuo dispositivo. Non esiste una spazio libero quando si tratta di concepire il networking. Seleziona l'opzione più adatta all'applicazione.

La tecnologia M2M è una scelta consapevole se:

• L'applicazione ha bisogno di una comunicazione punto a punto tra le macchine
• La scalabilità rapida è una preoccupazione secondaria per la tua rete
• La rete dei dispositivi è isolata per motivi di sicurezza
• L'applicazione ha un numero limitato di esigenze particolari di comunicazione con la macchina che richiede un'esecuzione rapida e affidabile
• La tua applicazione deve funzionare indipendentemente dalla disponibilità o meno di una connessione internet

Al contrario, l'IIoT può essere l'opzione migliore se:

• La tua applicazione ha bisogno della sincronizzazione in tempo reale di più dispositivi diversi che coprono un cloud di rete
• L'applicazione ha bisogno di una scalabilità facile e regolare per una popolazione più grande di utenti e dispositivi
• La tua applicazione deve essere in grado di rendere i suoi dispositivi e dati compatibili con vari standard
• I tuoi dispositivi hanno accesso a una connessione Internet veloce e affidabile
• I tuoi dispositivi di rete devono poter comunicare con più dispositivi contemporaneamente

Conclusione:

M2M e IIoT sono sostanzialmente simili. M2M interessa le macchine, gli elettrodomestici e gli smartphone, mentre l’IIoT interessa i sistemi cyber-fisici come i sensori. M2M è incentrato sul livello di manutenzione, come avvisare i produttori di un possibile difetto della macchina, mentre l’IIoT è usato per integrare vasti sistemi. M2M è incentrato sull'hardware, mentre l’IIoT è basato sul software.