英特爾工業即時控制軟體 ECI(Edge Control for Industry) 開箱即用的AI軟體解決方案


英特爾的邊緣端工業控制系統(Intel® Edge Controls for Industrial)

數十年來,工業控制領域一直採用相同的技術與程序。這些流程既不靈活又僵化,依賴鎖定的供應商解決方案,需要大量資本支出才能進行變動。營運技術奠基於自訂裝置與舊版系統,隨著第四次工業革命的開展,營運技術已開始逼近其能力極限。

舊版營運技術系統通常缺乏現今工業企業所需的敏捷性和靈活性,且缺點相當明顯。有些公司發現團隊正在花費大量時間協調控制器更新。其他公司則針對數十年前所安裝的老舊技術,努力尋找可立即加以培訓的新人才。營運技術系統往往被視為一成不變,拖慢了創新的步調。



如今,邊緣運算、人工智慧 (AI) 和即時分析正在創造全新機會。Intel® Edge Controls for Industrial 以符合成本效益的方式融合這些技術,實現可相容運作的最佳工業解決方案。可輕鬆轉移的工作負載能在可擴充的現成硬體上以高效能水準執行。

下圖概述英特爾的邊緣端工業控制系統為何:



有了 Intel® Edge Controls for Industrial,企業將以前所未有的軟體方式控制製造。此解決方案提供了具有相容硬體的軟體參考平台,可將即時確定性運算、依據標準的連線能力,以及類似 IT 的管理,與類似營運技術 (OT) 的的可預測性整合在一起。如此,便可加速Time To Market並提供了 ODM/OEM 新的商務模式和機會。

下圖列表英特爾的邊緣端工業控制系統的八大項主要特色及功能:




時間確定性運算:根據開放原始碼的時效性網路 (TSN) 實作與 Intel® 時序協調運算技術(Intel® TCC 技術),使工業流程與確定性運算保持共同運作。

工作負載聚合:使用虛擬化與容器化配置來整合混合關鍵性工作負載,包括在虛擬化硬體上執行分散式控制節點 (DCN) 與可程式化的邏輯控制器 (PLC)。

應用程式與平台管理:透過進階管理功能,取得零停機時間更新與增強的可維護性。即時工作負載協調流程可提升動態工作負載的靈活性。

基礎架構管理:透過軟體定義的基礎架構,包括網路、儲存裝置和 CPU,來縮放控制節點叢集。

工業連線能力:控制資料匯流排閘道橋接棕色地帶和綠色地帶通訊技術,以實現完整的邊緣對雲端解決方案。

控制應用程式:使用經過驗證的工業控制環境,控制應用程式提供經過生產驗證與符合標準的控制樣本,以簡化生產與部署。

安全性:內建的硬體與軟體安全性功能可提供驗證與機密性功能,涵蓋從晶片到雲端的整個運算環境。

功能安全:具備可認證的工具鏈與軟體,以及內建的容錯機制,該平台視安全為首要之務,以協助確保工作人員工與工廠作業員安心。



工業使用案例


Intel® Edge Controls for Industrial (
ECI) 的系統設計屬於分散式的系統設計,有容易擴張性的特色,適用於大,中,小型的即時性工業控制:

最新一代的 Intel® Core™ 與 Intel Atom® 處理器經過最佳化,可增強 Intel® Edge Controls for Industrial 所提供的時間確定性功能。對於分散和流程自動化產業的各種使用案例,軟體參考平台是一個理想選擇,例如:

機器製造商
Intel® Edge Controls for Industrial 使您能整合動作與邏輯控制,並提供本機使用者介面來監控流程並啟用監督控制。平台管理代理程式簡化了軟體更新與應用程式佈建。

汽車
在分散製造業中,汽車是一項關鍵產業。Intel® Edge Controls for Industrial 可實現低延遲動作控制,並把安全放在第一位。該平台採用完整管理的基礎架構,可以安全地內建新節點與更新軟體。

石油與天然氣
石油和天然氣產業的公司因繁瑣的人工流程而倍感負擔,他們希望實現並增強流程自動化。Intel® Edge Controls for Industrial 可將控制執行作為容器化微服務進行管理。該平台採用先進的協調流程技術,還可透過提升工作負載可用性與可攜性來強化備援能力。

 

下載與安裝

您現在就可以上INTEL註冊並下載安裝INTEL ECI,下載連結如下:


https://software.intel.com/content/www/us/en/develop/topics/iot/edge-solutions/controls-for-industrial.html

如下載頁面您可以看到軟體的架構圖如下:


ECI軟體 blocks 除了黃綠色 SW PLC 為3rd party所開發的軟體外, 其餘軟體均為INTEL獨家或是使用Open Source所開發的軟體,其中:

1.  SECURITY 和 REAL TIME PLATFORM MANAGEMENT 貫穿整個系統的硬體到軟體層

2.  協作伺服器 Orchestration會分析並動態來處理Container Workload Balancing

3.  軟體的最上層為軟體應用及通信協定層,皆為INTEL已落地,及既有Project成功案例, 可以直接讓適用的專案安裝配置使用,可以加速
     time to market。


系統架構及功能概述

一旦下載了安裝好了ECI, 您可以在documetation的目錄夾之中,以網頁方式瀏覽所有的功能使用說明:



ECI軟體主要分為核心層,中間層,和外層三部分,如下圖:

1. 核心層:  提供建構 ECI 即時作業系統核心(Kernel)部分的工具,並選擇所需要的功能

2. 中間層:  集成既有工業控制環境和已驗證範例程式已驗證高品質Reference程式, libraries 和Software Stack

3. 外層:包含所有英特爾針對ECI所獨家開發的軟體工具,比如安全機制,效能機制,便利機制等的相關軟體


核心層提供建構 ECI 即時作業系統核心(Kernel)部分的工具,並選擇所需要的功能,範例如下圖:


首先選擇即時作業系統的種類,再點選各個系統的各項功能,使用者可以依需求安裝來節省之後編譯建置所需要花費的時間。要注意的是選單中的作業系統
名稱有其特別的定義,比如說:

Poky 代表所編譯及建構之系統為 Yocto

Base 選擇編譯及建構的系統為無包含 Hypervisor(Intel Type 1 Virtual Machine)

Deby 代表所編譯及建構之系統為 Debian

ISAR 代表所編譯及建構之系統為 Xenomal OS

另外並非所有核心層的作業系統皆支援中間層及外層的軟體功能,為選擇適合自己功能的作業系統必須先參考下圖來選擇所要編譯建構的即時系統。




當你選擇編譯及建構的系統為包含 Hypervisor時,表示您將使用Intel Type 1 Virtual Machine。Type 1 hypervisor 又稱為metal hypervisor。之所以會有
這樣的稱呼主要是因為系統模擬器是從bios層便啟動。這樣的好處是各系統可以絕對的獨立運作,擁有自己的I/O絕對存取權,並且因為無Middle Layer的
轉換,讓系統更有效率。

Intel ACRN type 1 hypervisor允許使用者在使用ECI時可以同時安裝多套不同的作業系統,在系統效能足夠時,最多可在多核心CPU上的每個核心,安裝
即時作業系統。如下圖所示,在一個x86的CPU上有兩個Yoctok的即時作業系統以及一個windows 10的作業系統。


Intel® Edge Controls for Industrial所包含的功能綜多,但並不表示您需要安裝所有的功能。在編譯安裝前建議您先參考文件中的功能說明,如下表所示:


ECI硬體系統認證採購

為了讓您使用Intel® Edge Controls for Industrial能夠達到預期的效能,英特爾鼓勵vertical IPC廠參與加入其邊緣工業控制的生態鏈。截至目前為止,如果
您有想要購買針對英特爾已認證的硬體IPC,可以參考以下列表。

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