産業用IoTのセンサーシステム

最新の産業用システムの主要コンポーネントは、プラントを実行しているコントローラー、モニター、およびその他の運用技術にデータを供給するセンサーです。センサーのネットワークは何年も使用されてきましたが、インターネットの出現により、センサーシステムを使用する機会と課題の両方が拡大しました。センサーが産業用モノのインターネット（IIoT）の一部になるにつれて、設計の機会と課題も拡大しました。

センサーは、現代の工場でさまざまな役割を果たしています。プロセス制御のためのデータを提供することに加えて、それらは品質評価、資産追跡、さらには労働者の安全を支援します。強力なクラウドベースの分析ソフトウェアと人工知能の出現により、センサーデータを使用して、プロセスの最適化と予知保全を通じて生産コストを削減することもできました。また、インターネットにルーティングされると、センサーデータは、供給管理から生産リソースのグローバルな調整まで、さまざまな用途に使用できます。

これらの多くの目的を果たすために、さまざまな種類のセンサーが利用可能であり、新しいバージョンと改良されたバージョンが継続的に登場しています。照明、温度、動き、位置、存在、視覚、力、流れ、および化学組成は、最も一般的なセンサータイプの1つです。事実上すべてのタイプのプロセスまたは環境条件には、その測定に適したセンサータイプがあり、 TE Con​​nectivity などの幅広いポートフォリオ企業から入手できます。 Aceinna などの専門プロバイダー 。

業界では、IoTへの接続が必要なさまざまな種類のセンサーが使用されています。 （画像：Postscapes）

従来、この多数のセンサータイプが提供する情報は、単一の施設または単一のマシンに限定されたローカルリソースのままでした。しかし、低コストで広域の接続オプションの出現により、世界中のどこからでもセンサーデータにアクセスできるようになりました。このアクセシビリティにより、センサーのデータと情報を利用するためのさまざまなオプションが利用できるようになりました。すぐに広く関心を呼んだのは予知保全です。予知保全では、強力な分析アルゴリズムを実行するリモートコンピューター（クラウド内のどこか）がセンサーデータを使用して、機器が故障する前に緊急の保守ニーズを特定するためにほぼリアルタイムで機械の状態を判断します。しかし、個々の産業用センサーを世界のすべてのリソースと利害関係者に接続する機能を活用するために、他の多くのアプリケーションが特定されています。

残念ながら、センサーをインターネットに接続してデータを処理するのは特に簡単ではありません。特に、レガシーセンサーシステムを扱う場合はそうです。産業用センサーは、さまざまなプロトコルを使用して、従来のユーザーにデータを送信します。ただし、インターネットにはTCP / IP形式のデータが必要なため、少なくともプロトコル変換が必要です。特に多くのセンサーが接続を必要とする場合は、データを統合して集中させるためにハブまたはゲートウェイが必要になる場合があります。また、データには宛先が必要です。つまり、ある種のクラウドサービスを使用して、少なくとも後で取得するためにデータを保存し、多くの場合、データ処理を実行する必要があります。

もちろん、接続は双方向で機能するため、センサーをWebに接続すると、リモート構成と制御の機会が提供されます。また、送信されるデータと受信する制御コマンドの両方のセキュリティを確保する必要が生じます（EE Times：産業用IoTがハッキングされる日を参照）。 ）。多数のセンサーのステータスの認証、プロビジョニング、および監視は、接続性から生じる追加のニーズです。したがって、IIoT産業用センサーは、実際には、エッジのデバイスからクラウドのサービスまでのギャップにまたがるハードウェアとソフトウェアの複雑なコレクションです。このコレクションを確立する方法は、状況によって大きく異なります。幸いなことに、デザイナーが適用できる製品やサービスにも大きなバリエーションがあります。

センサーシステムをIIoTに導入するには、ハードウェアとソフトウェアの複雑なエコシステムが必要です。 （画像：破壊的技術）

多くの開発者にとって、レガシーセンサーシステムがIIoTの候補になります。産業機器は通常、数十年で測定される耐用年数を持っているので、インターネット接続への変換を必要とする巨大な設置されたセンサーベースがあります。開発者は、 Link Labs のモジュールなどのスマート無線モジュールを追加することから始めることができます。 、既存のセンサーインターフェイスを利用して、必要なプロトコル変換と接続を提供できます。 Wi-Fi、Bluetooth、LoRaWAN、セルラーなど、さまざまな無線ネットワークから選択できます。レガシーシステムを接続する開発者は、産業用サービスを提供する多くのクラウドサービスプロバイダーと分析ソフトウェアプロバイダーの中から選択する必要があります。

新しいシステム設計では、いくつかのオプションを利用できます。もちろん、1つは、ベアセンサーから始めて、レガシーシステムのような設計アプローチを使用することです。 コントローラー ネットワーク接続を処理するための無線とともに、センサーインターフェイスとデータセキュリティを提供するために追加する必要があります。レガシーシステムと同様に、設計者はクラウドサービスを手配する必要があります。

ただし、開発者は新しいシステムを作成するときに完全にゼロから作業する必要はありません。互換性のあるコンポーネントの組み合わせを可能にすることで、センサー、コントローラー、および無線コンポーネントの組み合わせを簡素化する、いくつかのプラットフォームベースのアプローチが生まれました。例として、 M2.COMプラットフォームがあります。 Arm、Advantech、Bosch Sensortec、Sensirion、TexasInstrumentsが共同開発しました。このプラットフォームは、標準化されたフォームファクターとインターフェースを使用して、開発者が多くの異なるベンダーの1つから適合センサーとワイヤレスモジュールを選択し、それらを接続し、プラットフォームのIoTソフトウェアエージェントをインストールし、センサーを作成するためのアプリケーションプログラムを開発できるようにします。さまざまなクラウドプラットフォームで使用できるモジュール。

M2.COMプラットフォームなどの標準化されたビルディングブロックを使用すると、IIoTセンサーシステムの組み立てが簡単になります。 （画像：M2.COM）