Ez a cikk áttekintést nyújt a mérési és vezérlési folyamat hurok architektúrájáról, jellemzőiről és összetevőiről.
Architektúra
Töltse le az architektúra Visio-fájlját.
A mérték- és vezérlőhurok egyetlen, érzékelőkből, működtetőkből és vezérlőkből álló eszköz-absztrakcióként van hatókörben. Ezek a hurkok integrálhatók a hurkok elemzésével és optimalizálásával , valamint a sokkal nagyobb kontextusban működő hurkok monitorozásával és kezelésével .
Jellemzők
A mérték- és vezérlőhurok a következő jellemzőkkel rendelkezik:
- Az eszköz közelében fut, vagy az eszközbe ágyazva fut.
- Az IoT-forgatókönyvtől függően ciklusidővel rendelkezik, amely időérzékeny hálózati környezetben néhány ezredmásodperc lehet.
- A bemeneti méréseket a beállítási pont konfigurációjától, az utolsó ismert érzékelő mérésektől és az egyes mérések kis idősor-előzményeitől függően végzi.
- Fogadja a ciklusok figyeléséből és kezeléséből származó parancsokat a beállítási pont konfigurációjának módosításához, valamint az imperatív parancsokat a működtetők vezérléséhez.
- Működtető parancsokat implementál az eszköz állapotának a beállításpont konfigurációja körüli fenntartásához.
- Nem függ külső rendszerektől az alacsony ciklusidő és a működési önállóság biztosítása érdekében.
- A felügyeleti rendszerek által használandó telemetriát bocsáthatnak ki.
- Az érzékelőmetrikákhoz és a működtető parancsokhoz olyan mezőbuszprotokollokat használ, mint a Modbus, az RS485, az EtherCAT és a SERCOS.
- Integrálható olyan felügyeleti rendszerekkel, mint a hurkok monitorozása és kezelése IoT Hub protokollokon keresztül, például HTTP, MQTT és AMQP.
Összetevők
Az IoT-dolog (eszköz) érzékelőkből, működtetőkből és vezérlőkből áll. Mindhárom összetevő összehangoltan működik annak érdekében, hogy az eszköz a várt módon működjön a környezetében. Ilyenek például a szélturbinák, a mosógépek, az autómosók és a gáztárolók. A példakészletek közé tartozik a szélturbina biztonságos RPM-je, egy gáztartály biztonságos hőmérséklete és nyomása, valamint az intelligens ajtózár automatikus feloldásának biztonságos távolsága.
Az érzékelők folyamatosan mérik az aktuális eszközfeltételeket, és jelentik őket a vezérlőnek. Ilyen például a földgáztároló tartályának hőmérséklete és nyomása, az intelligens otthoni hőmérséklet és páratartalom, vagy a szélturbina rotorjának RPM-je és az áramtermelés sebessége. Az érzékelő mintavételezési sebessége az eszköz függvényétől függ. A lassan változó eszközöknek, például a nagy gáztartályoknak alacsony frekvenciájú mintavételre van szükségük, míg a gyorsan változó eszközöknek, például a szélturbináknak nagy gyakoriságú mintavételre van szükségük.
A működtetők az eszköz állapotát befolyásoló fizikai összetevők. Ilyen például egy földgáztartály bemeneti szelepe, egy szélturbina forgórészét lassító fék, vagy egy intelligens bejárati ajtózár, amely zárolódik, amikor a tulajdonos távol van. A vezérlő az érzékelők mérései és külső ingerek alapján hajtja a működtetőket. Egyes csak érzékszervekkel rendelkező eszközök nem rendelkeznek működtetővel, így a huroknak erre a részére nincs szükség.
A vezérlőlogika az eszköz állapotát a tűrhető kívánt tartományon belül tartja. Az aktuális állapotot érzékelőmérésekből számítjuk ki. Ha az aktuális állapot eltér a kívánt állapottól, a vezérlő korrekciós műveletet hajt végre úgy, hogy parancsokat küld a működtetőknek. A korrekciós műveletek közé tartozik például a földgáztartály szelepének bezárása, egy háztartási fűtőberendezés bekapcsolása, vagy fékek alkalmazása a szélturbina rotorjára. A vezérlő telemetriát is képes kibocsátni, és szükség szerint külső parancsokat fogadhat a monitorozásból és a hurkok kezeléséből.
Forgatókönyv részletei
A dolgok internetes mérése és vezérlési ciklusa egy valós idejű, zárt ciklusú vezérlési folyamaton keresztül tartja az IoT-eszközt a beállítási pontkonfiguráció tűrhető tartományán belül. Az eszköz egy vagy több hálózati eszközt tartalmazó szoftver által vezérelt nagyobb fizikai rendszer része lehet.
A külső eseményekből eredő zavarokra hajlamos IoT-eszközökhöz zárt hurokvezérlési folyamat szükséges ahhoz, hogy a kívánt beállításipont-konfiguráció közelében maradjon. A mérték- és vezérlési hurokvezérlési logika érzékelőmetrikákon keresztül figyeli az eszközt, és korrekciós intézkedéseket hajt végre a működtető műveleteken keresztül.
Lehetséges használati esetek
Ez a megoldás ideális az energia- és környezetvédelmi iparágak számára. Néhány példa a működésben lévő mérték- és vezérlési hurkokra:
- Intelligens egérfogó: Trapzár eseményt aktivál, amikor az érzékelők egeret észlelnek.
- Füstérzékelők: Több érzékelő füstérzékelőinek érzékelésekor aktiválja a locsolókat.
- Energiatranszformátor: Állítsa le a transzformátort egy előrejelzett súlyos zivatar alatt.
- Gázvezeték-monitor: Nyisson meg egy szelepet, hogy kompenzálja a nyomáscsökkenést.
- Otthoni termosztát: Növelje a fűtőgáz áramlását, amikor érzékeli a szobahőmérsékletet, amely a beállított pont alá esik.
- Szélturbina: Fékezéssel lelassíthatja a rotort, amikor eléri a figyelmeztető RPM küszöbértéket.
- Napelemek: Állítsa be a napelem szögét, ahogy a nap mozog a horizonton, hogy maximalizálja a keletkező energiát.
Közreműködők
Ezt a cikket a Microsoft tartja karban. Eredetileg a következő közreműködők írták.
Fő szerző:
- Hanu Kommalapati | Vezető szoftvermérnök
A nem nyilvános LinkedIn-profilok megtekintéséhez jelentkezzen be a LinkedInbe.