解锁IIoT

当涉及到将传感器、电机、泵、继电器和控制系统等现实世界的物理资产连接到云时,想象一下没有中间件、协议转换或边缘网关。

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回想一下十多年前,当时供应商之间的现场总线大战如火如荼,给早期采用者造成了损失,也让自动化工程师不确定该在哪里进行技术投资。对新技术的担忧成为行业的常态。

然后因特网出现了——它通过以太网和TCP/IP改变了一切。

互联网创造了通过开放标准和技术轻松、快速地共享数据和资源的概念,将人、企业和客户前所未有地连接起来。它的推出速度几乎比任何行业都要快。几乎在一夜之间,那些不投资于日益增长的网络经济的公司发现自己越来越处于竞争劣势,甚至被淘汰出局。

快进到今天,工业自动化行业正面临着另一项改变一切的技术进步:工业物联网(IIoT)。

OT / IT技术融合

将以太网和TCP/IP添加到工业资产中是系统互操作性的巨大飞跃。以太网和TCP/IP使得自动化应用程序的配置、连接、部署和支持变得更加容易。它们还创造了与数据库、企业资源规划(ERP)和制造执行系统(MES)软件等IT系统共享来自工厂、工厂或现场网络的数据的机会。

然而,将数据从OT系统移动到IT系统可能是困难的,需要复杂的中间件和冗长、昂贵的集成工作。这些障碍还可能导致资产支持和生命周期管理出现问题。这就是为什么现在是该行业进一步提升技术栈并在软件级别实现OT/ it融合的时候了。

REST api准备简化这种收敛,并解锁我们现有的自动化资产可以提供的大量数据。那么什么是REST api,它们是如何工作的呢?

首先,该API

API(应用程序编程接口)记录如何与软件程序交互。例如,该API展示了如何格式化请求以获得给定的响应。自从计算机编程开始,api就已经存在了。但在2000年左右,当它们开始出现在网络上时,它们变得更有趣了。

web API的一个例子是谷歌Maps API。当企业在其网页上显示其位置的地图时,网页代码通常使用谷歌Maps API构造对谷歌Maps的请求以生成该地图。当根据API正确请求时,谷歌Maps将呈现地图并将其发送回公司网站上显示。

API mashup是一种技术,通过这种技术,网站或web应用程序使用来自两个或多个API的数据、表示或功能来创建新资源。开发人员使用API mashup快速地将新的web应用程序拼接在一起。例如,假设一个开发人员想要为送货司机编写一个移动应用程序,以便在当前的交通状况下找到地点之间的最快路线。开发人员可以将谷歌Maps API与数据库API混合在一起,以检查交付地址,并使用流量API生成到每个目的地的最快路径。api意味着用更少的代码在更短的时间内创建新的应用程序。

现在,剩下的

今天,各种各样的应用程序有超过15,000个api。雅虎财经、地下气象,甚至像IBM的Watson、GE的Predix和PTC的ThingWorx这样的大数据和预测维护应用程序都有api。每天都有新的api发布。轻量级移动应用程序使用api到云应用程序,将数据中心级别的计算能力放在您的口袋里。

一些供应商出售他们的API并提供支持,从而催生了API经济,在这个市场上,开发人员购买其他开发人员的API来生成新的应用程序,然后再出售。为了确保这些api彼此协作,它们使用一种称为REST(具象状态传输)的公共体系结构进行设计。REST体系结构定义了一组约束——比如例程、协议和工具——API开发人员根据这些约束构建他们的API,以确保它与其他API通信和工作。

REST最小化了分布式网络应用程序(例如工业物联网)中客户机和服务器组件之间的耦合。工业物联网需要一个通用的应用程序架构来支持许多不同类型的设备和应用程序,这些设备和应用程序将相互连接,以交换数据和共享资源。REST api是通用的体系结构。它们为开发人员提供了快速构建新的工业物联网应用程序的标准工具集。

那么这些REST api是如何工作的呢?它们的运作方式类似于网站的客户/服务器架构。像web浏览器这样的客户机向网站发出HTTP/S请求,以获取HTTP/S服务器上的网页。然后,服务器以正确的数据有效负载和格式化信息响应,以正确显示网页。

但是web应用程序的体系结构风格与工业自动化资产的数据进出有什么关系呢?简单。例如,使用带有可编程自动化控制器(PAC)的REST API意味着,PAC中的所有标记值都可以以相同的方式供其他应用程序使用——就像通过HTTP/S超链接地址访问到PAC的RESTful web服务器的资源一样。

在工业物联网场景中,预测性维护应用程序(客户端)可以打开到工厂车间PAC(服务器)的安全HTTPS连接,请求电机运行时数据。由于有一个文档完善的REST API,客户机确切地知道如何连接到PAC,获取可用数据资源的列表,并读写这些资源的值。PAC的HTTPS服务器将用JSON (JavaScript对象表示法)数据格式的电机运行时响应预测维护应用程序。JSON在工业物联网系统体系结构中非常重要,因为它使用了一种轻量级的键值对数据交换格式,几乎所有软件语言都可以使用这种格式。

另一个例子涉及直接在数据库应用程序中使用REST api。微软的SQL Server 2016内置支持存储、管理和解析JSON数据。通过使用Transact SQL,开发人员可以直接通过REST API查询pac,并将结果JSON解析到数据库表中——不需要中间件、OPC、ODBC或其他软件应用程序。

为什么要为工业物联网提供REST api ?

传统的工业系统架构是围绕总线拓扑结构构建的。资产连接到总线并使用相同的协议。在工业物联网应用中利用这种体系结构的问题是,不属于总线的系统和不理解总线协议的系统无法利用总线上可用的数据和资源。

但要使工业物联网可行,工业物联网的硬件和软件资产必须连接起来,并开始相互通信。REST api提供了一种在工业物联网设备和工业物联网软件之间共享数据和资源的标准形式。以太网和TCP/IP是迈向工业物联网的第一步。REST api是提升OT/IT技术融合栈的下一步。

REST api是一种工具,它允许OT和IT工程师将传感器、电机、泵、继电器和控制系统等现实世界的物理资产连接到数字世界,并直接与云通信——不需要中间件、协议转换或边缘网关。REST api在当今的互联网上广泛使用。它们是将工业物联网连接在一起的技术。

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