Het IIoT-traject begint met telemetrie op afstand

De eerste regel van toezichthoudende controle en data-acquisitie (SCADA) is dat communicatie zal mislukken. Een uitdaging is dat toenemende datavolumes een steeds grotere belasting vormen voor zowel de hoofdserver als de communicatienetwerken die ermee verbonden zijn.

Hier, Craig Abbot, salesmanager voor de regio Azië bij Ovarro , legt uit waarom telemetrie-eenheden op afstand (RTU) van vitaal belang zijn voor het minimaliseren van congestie in intelligente stroom-, nuts-, omroep- en transporttoepassingen.

Het Internet of Things (IoT) heeft een visie op het rapporteren van gegevens van goedkope sensoren over communicatieverbindingen en naar enorme databases in de cloud voor analyse. Met meer gegevens is het doel om aanvullende informatie te verzamelen om procesinstallaties, steden of zelfs het dagelijks leven te helpen optimaliseren.

Het is enorm waardevol om operaties te kunnen optimaliseren en om dreigende problemen sneller te detecteren en erop te reageren.

Dat is de reden waarom RTU's al tientallen jaren worden gebruikt om het stroomverbruik en de batterijback-up bij telecommunicatietorens te bewaken. In een procesinstallatie die wordt gedekt door een wifi- of 5G-netwerk, met servers in de cloud of in een nabijgelegen controlekamer met airconditioning, verzamelen RTU's informatie over kritieke activa. In het geval van een netstoring, stelt de RTU operators in staat om activa te blijven monitoren om een ​​continue, ononderbroken werking te garanderen.

RTU's werken vanuit het simpele uitgangspunt dat, als de toestand van een asset wordt begrepen, het efficiënt kan worden beheerd en snel kan reageren op veranderingen. Meer recentelijk zijn ze ingezet bij windturbinetorens om de productie, in plaats van het verbruik, bij elke toren te controleren.

De RTU moet voldoende capaciteit hebben om het beperkte aantal input/output (I/O)-punten te beheren dat nodig is bij elke stroomopwekkingstoren. In de productiesector biedt industrieel IoT (IIoT) vergelijkbare voordelen voor een breed scala aan apparatuur, zoals pompen, kleppen, compressoren en zelfs spoorlijnen en drinkwater. Maar er zijn uitdagingen, waaronder cyberbeveiliging.

Cyberbeveiliging en RTU's

Veel industriële toepassingen hebben betrekking op de openbare veiligheid, zoals het vervoer van mensen of gevaarlijke stoffen of de productie van voedsel, dranken en medicijnen voor menselijke consumptie. De risico's van externe toegang tot controlesystemen kunnen de open connectiviteit uitsluiten die een belangrijke drijfveer is voor het IoT.

Een andere uitdaging is de toenemende hoeveelheid gegevens, met toenemende belasting van zowel de hoofdserver als de communicatienetwerken die ermee verbonden zijn.

RTU's verzamelen gegevens van sensoren op de externe locatie en verwerken deze voor een onmiddellijke, lokale reactie. Er is geen latentie bij het verzenden van gegevens naar een centrale server en wachten op een reactie. Het lost ook het probleem van storingen op wanneer er geen verbinding is met de hoofdserver. RTU's zijn autonoom en kunnen gedurende langere perioden lokale controle behouden zonder toezicht van de toezichthouder.

Het zijn ook gegevensconcentrators, maar het verzenden van elk gegevensmonster naar een hoofdserver zal een communicatielink snel overbelasten. In plaats daarvan minimaliseren RTU's congestie door de gegevens te concentreren op alleen wat nodig is.

Sneller, lage latentiereactie

Een RTU kan het niveau van een watertank, of de spanning op een treinvoedingslijn, meerdere keren per seconde meten voor alarm- en controledoeleinden, en alleen de belangrijkste details naar de hoofdserver sturen.

Hierdoor wordt het communicatieverkeer tot een minimum beperkt. Als u bijvoorbeeld elk uur een minimale, maximale, gemiddelde, totale en standaarddeviatie voor een datapunt verzendt, in plaats van elke seconde, wordt het communicatieverkeer met 99,9% verminderd. Hierdoor kunnen RTU's inzicht geven in de systemen op afstand wanneer er bijna geen beschikbare bandbreedte is.

Als analysetools verzamelen RTU's gegevens van lokale sensoren, analyseren deze en reageren vervolgens op veranderingen. De typische algoritmen die tegenwoordig worden gebruikt, zijn gerelateerd aan procesbesturing, net als een programmeerbare logische controller (PLC). Naarmate het IIoT evolueert, worden er meer en gevarieerde functies ontwikkeld.

Bijvoorbeeld de IJsvogel CP-35 draait een Linux-besturingssysteem op een 1GHz-processor.

Dit is een aanzienlijk niveau van verwerkingskracht dat beschikbaar is in het veld, gericht op het analyseren van gegevens vanaf één enkele locatie. Een vloot van 100 van dergelijke RTU's over een netwerk geeft 100 GHz aan verwerkingskracht. De eerste regel van SCADA is dat communicatie zal mislukken. RTU's moeten niet alleen autonome controllers zijn, maar ook dataloggers.

Als hij offline is, houdt een RTU een opslag met gegevens bij die naar de centrale server moeten worden verzonden, om deze later te uploaden, zodra de link is hersteld. De nieuwste RTU's kunnen honderdduizenden en mogelijk miljoenen gebeurtenissen opslaan. Om dit in perspectief te plaatsen:100.000 gebeurtenissen zijn ongeveer 140 dagen aan uurgemiddelden van 30 sensoren op afstand.

In het IoT is de rol van een edge-computer om gegevens vooraf te verwerken en te handelen voordat de gegevens worden doorgegeven aan de hoofdserver. Dit zorgt voor een snellere respons met een lage latentie en minimaliseert het verkeer tussen de centrale server en de edge.

Dit is precies de rol die een RTU kan vervullen in IIoT. Met de juiste beschermings- en veiligheidsvoorzieningen kunnen deze congestiebeperkers zich houden aan de eerste regel van SCADA dat communicatie zo veel mogelijk zal mislukken.

De auteur is Craig Abbot, verkoopmanager voor de regio Azië bij Ovarro .