工业有线感测网络连接转变物联网装置

工业物联网（IIoT）是工业4.0的基础，制造商将传感器数据发送到云端并利用机器学习算法，能够立即检测过程中所发生的问题，而不是等到进入后期阶段，避免需要重新生产或现场发生故障所造成的昂贵金钱损失。

「工业 4.0」正在利用计算和自动化技术来改造工厂。科技巨头IBM表示，数字技术正在推动生产流程改良自行优化，并且推动工业领域达到前所未见的高效率和高回应水平。

因此，工厂管理者急于实施工业4.0准则也不足为奇。但许多人面临的问题是，他们的生产设施配备了有线传感器网络，虽然可靠、经济且安全，但是难以轻松连接到IIoT。

从有线连接到无线连接

位于美国宾州州立大学的TZero公司提供IIoT网关产品MachineMailbox，此蜂巢式物联网解决方案是基于Nordic nRF9160低功耗系统级封装（SiP）产品，可为有线传感器网络带来云端连接功能。这个网关通过有线全双工RS485数据传输端口连接到外部的传感器。RS485在工业系统方面的安装使用广泛，因为它平衡性好，本身具有一定的抗干扰能力，并且在长电缆距离上具有高稳健性。

MachineMailbox为关键性系统带来了连接功能，在这些系统中，庞大的旧有安装设备基础是重大的资本投资。此外，它还为例如制造设备、机器人或化工厂监控等网络接取有困难的地点实现了连接性。这款专有网关解决方案通过LTE-M或NB-IoT蜂巢式网络，将IIoT系统连接到云端。

TZero选择使用蜂巢式物联网而非Wi-Fi等其他无线协议，原因在于工业服务必须提供十分可靠的无线连接；此外，该公司还表示使用蜂巢网络连接，能够提供开箱即用的连接解决方案，既安全又易于部署。

MachineMailbox采用的nRF9160 SiP，除了提供LTE-M/NB-IoT连接性能之外， 其64MHz Arm Cortex-M33处理器具有1MB闪存和256kB RAM，可以分析和处理原始传感器数据，确定有哪些数据需要转发到云端。这有助于保持低功耗、增强安全性并降低数据成本。

可准确了解情况

采用TZero的IIoT网关解决方案的用户结合蜂巢式连接和云端计算，可以快速准确地了解工业过程中发生的情况。例如在啤酒厂环境中，时间和控制极为重要，但传统上测量都是以手动进行。

现今啤酒厂可以部署MachineMailbox来进行自动化的发酵监测。利用TZero的网关聚合和处理来自有线传感器网络的数据，并发送到云端。酿酒商使用来自云端服务器的回馈信息，能够协助改善流程以获得优化成品。

MachineMailbox可以用作从传感器接收资料的「接收器（sink）」添加到工业网络中，还可以查询任何连接的外围设备。例如一旦连接完成，网关就可以配置为Modbus设备，从而提供外部控制器可读取或写入的大量保持缓存器。然后，可以将缓存器的内容同步传输到云端服务器。

一旦进入云端之后，用户的应用程序就可以对缓存器进行存取，实施远程可视性功能。透过这样的系统，几乎是任何可程序化逻辑控制器（PLC）或工业控制器，都可以使用常见的协议或数据模型来实现云端连接。

TZero公司表示，MachineMailbox毋须任何设定，便可将任何产品转换为IIoT传感器/机器的连接解决方案，这项功能不仅可以协助工业客户进行流程优化，还有助于进行设备诊断和预测性维护。

已装设旧式有线连接工厂系统的制造企业不必等待昂贵的工厂升级，即可享用工业4.0的好处。在MachineMailbox等产品的协助下，他们可以将工厂车间连接到云端并充分利用机器学习的功能，以相对低廉的成本快速改造装配生产操作。

 (本文作者Lorenzo Amicucci任职于Nordic Semiconductor公司)