Edge computing controllers play an important role in enabling edge computing, data processing, and device control as a key interface between information technology (IT) and operational technology (OT).
Arquitetura do controlador de computação periférica
Um controlador típico de computação periférica é normalmente constituído por três componentes principais: camada de dispositivo, camada de borda e camada de nuvem.
1. Camada de dispositivos
A camada de dispositivos é constituída principalmente por sensores e controladores responsáveis por recolha e controlo diretos informações no mundo físico. Os dispositivos típicos incluem smartphones, carros autónomos, robôs e equipamento de fábrica. Estes dispositivos captam dados através de sensores e executam acções específicas através de controladores. Estes dispositivos geram uma grande quantidade de dados que são enviados primeiro para a camada periférica para processamento inicial. Função:
Captura de dados: monitorização contínua do estado do dispositivo ou de variáveis ambientais (por exemplo, temperatura, velocidade, luz, etc.) através de sensores.
Controlo da execução: Acionar operações relevantes, como o arranque/paragem do dispositivo ou o ajuste de funções, através do controlador.
2. Camada de borda
A camada de borda é a primeira linha de defesa para o processamento de dados. Através dos edge nodes/servidores, esta camada é responsável por processamento em tempo real, filtragem, racionalização e armazenamento em cache de dados da camada do dispositivo para reduzir a latência e melhorar o tempo de resposta. Em alguns casos, dispositivos periféricos pode tomar decisões diretamente com base em algoritmos sem ter de transmitir todos os dados para a nuvem. Função:
Processamento e simplificação de dadosComprime, filtra e pré-processa os dados brutos gerados na camada do dispositivo para preservar os dados essenciais.
Armazenamento em buffer e cache de dados: Responde ao tráfego súbito de dados e evita estrangulamentos na nuvem devido à sobrecarga de dados.
Resposta de controlo: Tomar decisões instantâneas a nível local, especialmente para cenários de aplicação com elevados requisitos de baixa latência, como a condução autónoma e o controlo industrial.
Virtualização: As máquinas virtuais ou os contentores podem ser executados na camada periférica para gestão e controlo unificados de vários dispositivos.
3. Camada de nuvem
A camada de nuvem é a camada superior de toda a arquitetura e é utilizada principalmente para o processamento de grandes volumes de dados e o armazenamento de dados. Os servidores de nuvem recebem dados simplificados e processados a partir da camada de borda e, em seguida, utilizam recursos de computação mais potentes para aprofundar análise de dados, formação de modelos e gestão do armazenamento. A nuvem é também responsável pelo armazenamento a longo prazo de dados globais e pela computação para tarefas complexas, como a formação e a otimização de modelos de IA. Função:
Processamento de grandes volumes de dados: os servidores em nuvem são capazes de processar grandes quantidades de dados de vários nós de extremidade e efetuar operações e análises complexas.
Armazém de dados: stores massive amounts of data and provides query and analysis functions for historical data.
Interligação global: liga servidores periféricos em todo o mundo através da Internet para realizar a colaboração e a partilha de dados à escala global.
Tecnologias-chave para os controladores de computação periférica
Internet Industrial das Coisas (IIoT)
A Internet das Coisas Industrial (IIoT) é uma aplicação da Internet das Coisas (IoT) no domínio industrial e constitui o núcleo da IoRT. A IIoT permite uma comunicação e colaboração sem descontinuidades entre robôs, sensores e outros dispositivos, lançando as bases para automatização e inteligência. Sensores como os de temperatura, pressão, proximidade, movimento e força/torque desempenham um papel fundamental na monitorização do equipamento e dos processos de fabrico, fornecendo informações valiosas sobre a eficiência operacional, a manutenção preditiva e a qualidade do produto.
1. Internet das coisas na periferia
A IoT na periferia suporta tomada de decisões em tempo real, reduz a latência, aumenta a eficiência da largura de banda e melhora a fiabilidade geral. A computação periférica assegura uma produção ininterrupta e minimiza as perturbações, mesmo quando a conetividade da rede é intermitente ou limitada. Também melhora a privacidade e a segurança dos dados, uma vez que os dados sensíveis podem ser processados localmente.
2. Controlador lógico programável (PLC)
Os PLCs actuam como coordenadores de automação Os PLCs fornecem dados em tempo real que proporcionam aos decisores informações valiosas para efetuar uma manutenção proactiva e otimizar a atribuição de recursos. Desempenham um papel fundamental na troca de dados e na comunicação sem descontinuidades entre dispositivos, simplificando e sincronizando os fluxos de trabalho de produção.
3. Sensores
Os sensores são os "olhos" e "ouvidos" da IoT , permitindo que os robots interajam e compreendam o que os rodeia. Os sensores de temperatura, pressão, proximidade, movimento e força/torque desempenham um papel fundamental na monitorização do equipamento e dos processos de fabrico, fornecendo informações valiosas sobre a eficiência operacional, a manutenção preditiva e a qualidade do produto.
4. Inteligência Artificial Generativa
A Inteligência Artificial Generativa é uma tecnologia que pode aproveitar dados e padrões existentes para criar novas concepções, soluções e estratégias de otimização que podem revolucionar a conceção de robôs e automatizar os movimentos dos robôs e os processos de fabrico.
5. Integração com sistemas ERP
A integração da IoRT com os sistemas de planeamento dos recursos empresariais (ERP) proporciona uma abordagem holística da gestão do fabrico, com o sistema ERP a atuar como o núcleo central para o planeamento de recursos, gestão de inventário e programação da produção. Ao ligar os dados IoRT aos sistemas ERP, os fabricantes podem obter informações sobre a produção em tempo real, gestão de inventário optimizada, manutenção preditiva melhorada, planeamento da produção sem descontinuidades e benefícios de controlo de qualidade e conformidade.
6. Interação homem-máquina (HMI) e experiência do utilizador (UX)
A HMI e a UX desempenham um papel fundamental na maximização do potencial da IoT. Interfaces intuitivas e fáceis de utilizar permitem uma interação perfeita entre os operadores e os sistemas robóticos, aumentando a produtividade e encurtando a curva de aprendizagem, melhorando a experiência geral do utilizador.
Conclusão
As a key interface between IT and OT, the edge computing controller plays an important role in realizing edge computing, data processing and device control. Its layered architecture makes it scalable and reusable, and can be applied to many types of industrial equipment control applications.
The convergence of key technologies such as collaborative robotics, computer vision and artificial intelligence, industrial IoT, edge IoT, PLC, sensors, data analytics, and generative AI gives the edge computing controller powerful functionality.
At the same time, the integration with ERP system and the optimization of HMI and UX further enhance the application value of edge computing controller in intelligent manufacturing. In the future, with the continuous development of technology, edge computing controller will play a more important role in the field of industrial automation and intelligent manufacturing.
