由于單一系統(tǒng)和專有協(xié)議，數(shù)據(jù)集成和處理是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT，又名工業(yè) 4.0 或自動(dòng)化工業(yè)）中的巨大挑戰(zhàn)。Apache Kafka、其生態(tài)系統(tǒng)（Kafka Connect、KSQL）和 Apache PLC4X 是以可擴(kuò)展、可靠和靈活的方式實(shí)現(xiàn)端到端 IIoT 集成的絕佳開源選擇。

這篇博文涵蓋了挑戰(zhàn)的高級(jí)概述以及解決問題的良好、靈活的架構(gòu)。最后，我分享一段視頻記錄和相應(yīng)的幻燈片。這些提供了更多細(xì)節(jié)和見解。

IIoT/工業(yè) 4.0 的挑戰(zhàn)

以下是 IIoT/工業(yè) 4.0 的一些主要挑戰(zhàn)：

• IoT = IIoT：自動(dòng)化行業(yè)不使用 MQTT 或其他標(biāo)準(zhǔn)，但速度慢、不安全、不可擴(kuò)展且專有。
• 產(chǎn)品生命周期很長(zhǎng)（數(shù)十年），不需要簡(jiǎn)單的改動(dòng)或升級(jí)
• IIoT 通常使用不兼容的協(xié)議，通常是專有的，并且只是為某個(gè)特定供應(yīng)商構(gòu)建的。
• 自動(dòng)化行業(yè)使用專有且昂貴的整體架構(gòu)，這些整體架構(gòu)不可擴(kuò)展且不可擴(kuò)展。
• 機(jī)器和 PLC本質(zhì)上是不安全的，沒有身份驗(yàn)證、沒有授權(quán)、沒有加密。

這仍然是自動(dòng)化行業(yè)的最先進(jìn)技術(shù)。產(chǎn)品生命周期如此之長(zhǎng)，這并不奇怪，但仍然非常令人擔(dān)憂。

IT與自動(dòng)化行業(yè)融合的演變

構(gòu)建開放、靈活、可擴(kuò)展的平臺(tái)的需求巨大。從業(yè)務(wù)和技術(shù)角度來看，有很多機(jī)會(huì)：

• 降低成本
• 靈活性
• 基于標(biāo)準(zhǔn)
• 可擴(kuò)展性
• 可擴(kuò)展性
• 安全
• 獨(dú)立于基礎(chǔ)設(shè)施

那么，如何從傳統(tǒng)技術(shù)和專有的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)向云、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)處理？如何構(gòu)建可靠、可擴(kuò)展、靈活的架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施？

用于端到端 IIoT 集成的 Apache Kafka 和 Apache PLC4X

我想您已經(jīng)知道了：Apache Kafka是實(shí)時(shí)事件流事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。它提供

• 開源（Apache 2.0 許可證）
• 世界規(guī)模
• 即時(shí)的
• 持久存儲(chǔ)
• 流處理

Kafka Connect 支持 Kafka 與其他系統(tǒng)的可靠且可擴(kuò)展的集成。Kafka Streams 允許編寫標(biāo)準(zhǔn) Java 應(yīng)用程序和微服務(wù)，以使用輕量級(jí)流處理 API 持續(xù)實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)。最后，KSQL 使用類似 SQL 的語(yǔ)義支持流處理。

用于 PLC 集成的 Apache PLC4X（西門子 S7、Modbus、Allen Bradley、Beckhoff ADS 等）

Apache PLC4X在市場(chǎng)上的知名度不如 Apache Kafka。與 Kafka 相比，它還“只涵蓋了一個(gè)利基市場(chǎng)”（當(dāng)然，這是一個(gè)很大的市場(chǎng)），而 Kafka 可以在任何行業(yè)中用于許多不同的用例。然而，PLC4X 對(duì)于自動(dòng)化行業(yè)來說是一個(gè)非常有趣的頂級(jí) Apache 項(xiàng)目。

目標(biāo)是開放 IIoT 世界到外部世界的 PLC 接口。PCL4X 允許垂直集成，并使用類似 JDBC 的適配器編寫?yīng)毩⒂?PLC 的軟件，適用于各種協(xié)議，如西門子 S7、Modbus、Allen Bradley、Beckhoff ADS、OPC-UA、艾默生、Profinet、BACnet、以太網(wǎng)。

PLC4X 提供 Kafka Connect 連接器。因此，您可以利用 Apache Kafka 的優(yōu)勢(shì)（高可用性、高吞吐量、高可擴(kuò)展性可靠性、實(shí)時(shí)處理）來部署 PLC4X 集成管道。有了這個(gè)，您可以構(gòu)建一個(gè)單一的架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施

• 使用 PLC4X 和 Kafka Connect 的傳統(tǒng) IIoT 連接
• 使用 Kafka Streams/KSQL 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理
• 使用 Kafka Connect 和任何其他接收器（數(shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、ERP、CRM、云服務(wù)、自定義業(yè)務(wù)應(yīng)用程序等）與企業(yè)的其他部分集成

由于 Kafka 將生產(chǎn)者與消費(fèi)者分離，您可以使用來自任何應(yīng)用程序的 IIoT 機(jī)器傳感器數(shù)據(jù) - 有些可能是實(shí)時(shí)的，有些可能是批量的，有些可能是用于 Web 或移動(dòng)應(yīng)用程序上的人機(jī)交互的請(qǐng)求響應(yīng)通信。

Apache PLC4X 對(duì)比?OPC-UA

有點(diǎn)題外話：如何在 Apache PLC4X（IIoT 開源框架）和 OPC-UA（IIoT 開放標(biāo)準(zhǔn)）之間進(jìn)行選擇。簡(jiǎn)而言之，兩者是不同的東西，也可以是互補(bǔ)的。這是一個(gè)比較：文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-728190.html

OPC-UA

• 開放標(biāo)準(zhǔn)
• 開放標(biāo)準(zhǔn)的所有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)（與不同供應(yīng)商合作；采用緩慢；不靈活等）
• 供應(yīng)商往往執(zhí)行不力
• 需要 PLC 之上的應(yīng)用服務(wù)器
• 每臺(tái)設(shè)備都必須進(jìn)行改造，使其能夠使用新協(xié)議并使用通用客戶端與這些設(shè)備進(jìn)行通信
• 通常為了讀取數(shù)據(jù)而過度設(shè)計(jì)
• 在現(xiàn)有 PLC 上激活 OPC-UA 支持會(huì)大大增加 PLC 的負(fù)載
• 每臺(tái)機(jī)器的許可費(fèi)用

Apache PLC4X

• 開源框架（Apache 2.0 許可證）
• 通過實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序來提供統(tǒng)一的 API，以便按照大多數(shù)工??業(yè)控制器本身理解的協(xié)議與它們進(jìn)行通信
• 無(wú)需修改現(xiàn)有硬件
• 不會(huì)增加 PLC 的負(fù)載
• 無(wú)需支付許可證即可激活 OPC-UA 支持
• 驅(qū)動(dòng)程序根據(jù)規(guī)范或逆向工程協(xié)議實(shí)現(xiàn)，以獲得完全 Apache 2.0 許可
• 適用于 OPC-UA 的 PLC4X 適配器可用 —> 兩者可以一起使用！

到了這里，關(guān)于用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化的 Apache Kafka、KSQL 和 Apache PLC4的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！