• 物聯網數據上云 智能數采網關DTU數據采集網關可選4G5G無線或有線以太網支持各種智慧城市智慧交通智慧水務智慧天氣監測能源質量監測

    日期:2023-02-01 閱讀量:
    物聯網數據上云 智能數采網關DTU數據采集網關可選4G5G無線或有線以太網支持各種智慧城市智慧交通智慧水務智慧天氣監測能源質量監測

    詳細描述

    物聯網是一個通過網絡用軟件界面去數字化控制和感知物理實體狀態的網絡,PLC是數字控制和感知物理實體狀態的自動裝置。

    PLC用點位控制硬件開關和遙信遙調的采集。PLC內部原理相當于一個LED矩陣大屏幕,每個點陣燈位對應一個狀態位,可編程控制每個燈的開關,對應的就是PLC里寄存器的點位,遠程控制一個個開關位,就控制對應PLC里面的二進制狀態位。遠程采集,相當于遙信獲得一個個開關的狀態,映射到PLC寄存器里面的點位。模擬信息可以解調數字化,就相當于照片數碼化影像數字化的過程,最終都可以對應內存里面的數字狀態位。

    PLC點位表的配置,就是如何把PLC里面一個個寄存器的一個個數據位與外部的開關量DI/DO或模擬量AI/AO匹配對應的過程。

    物聯網網關接PLC,是讓PLC可以接入互聯網,實現遠程集中管理,可以在手機上控制PLC的點位。

    工業物聯網上層對接各種業務系統,產品生命周期系統,制造設計一體化協同,MII,ERP,物料管理系統,下面對接制造自動化系統MES,控制各種設備,每個設備可以有多種控制狀態位或數據量。最后實現按照訂單自動排班生產,根據業務管理和設計圖紙,能夠程序化編排流程指令,指揮所有自動化的機器自助協同完成生產、裝配、檢測、包裝甚至發貨運輸、填寫運單等全無人化流程。

    最最理想的,輸入一個訂單需求,數字孿生模擬一遍,立刻就了解是否能夠響應,能夠交付的時間,匯聚計算這一時刻的BOM變動成本,自動報出利潤率,決策出最優化的響應方案(最低成本、最高利潤、最優客戶體驗等多目標優化)。

    如何把PLC接入物聯網中呢?PLC初期設計只考慮工業控制環境,在工廠現場局域網內控制機械,一般通過操控室上位機控制PLC,所以沒有考慮到連接互聯網,與上位機的連接可以通過各種類型的串口通訊,早期還有各種網絡協議。后來,TCP/IP協議成為行業實施標準后,一些PLC有了IP地址,但一般都是內部IP地址,且需要廠商PLC配置管理工具去修改配置,隨著很多年過去,一些老舊的設備要么沒有IP地址,要么配置工具已經無人會使用,或者當初出廠時為減少現場配置的麻煩PLC設備固定設置IP地址。這給PLC直接接入互聯網帶來了很大的障礙。

    新一代的PLC基本上都考慮到了互聯網全面滲透的趨勢,但PLC主要功能還是面向工業控制,組網不是它的專長和強項。物聯網網關在這里就起到一個承上啟下上傳下達的作用。而且物聯網網關不僅支持與PLC對接,還能夠連接攝像頭或一些直接開關量和智能儀表,比如工廠消防安防設施,濕度溫度氣體測控,可以全方位感知工控設備環境、供電穩定性、機房安全等。因此在實際應用中,PLC直接上網的場景并不多。


    城市水務系統PLC水泵管道全面感知系統中物聯網網關承上啟下

    在工業應用領域,已經積累了海量的各種型號的PLC。全世界PLC生產廠家約200家,生產300多個品種。主要的國外生產廠家包括Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE、富士、日立、光洋等等。各種品牌各種型號的PLC如果需要各自的配置工具去管理調度,非常不經濟,而PLC原理相同決定了其實對于生產操縱來說,完全可以用統一的界面和語言去集中控制,這就是基于各種組態顯示配合操縱設計的工業物聯網創新存在的基礎。有一些駭客在現場裝配攝像頭,可以實現在遠程根據攝像頭識別的各種信號燈進行遠程控制PLC。有沒有更好的方案呢?

    物聯網網關能夠接入多個PLC,而且只要PLC與物聯網網關在同一個網段,就能夠與物聯網網關通訊,從而可以通過遠程控制物聯網網關,由物聯網網關去控制同一網段內的各種PLC設備就可以了。關鍵是物聯網網關要具備各種PLC的協議解讀能力。如果選擇的物聯網網關同時能夠支持跨網段的設備管理能力,很多固定IP不同網段地址的PLC設備都可以集中管理了。因此,如何規劃設計工業現場各種設備的IP地址,如何選擇一個合適的物聯網網關,就成為工業物聯網規劃設計的課題了。

    在每個物理分散區域內,安裝智能網關,實現對分散區域內的智能設備進行數據采集,數據在內網進行協議轉換,SCADA系統對接,同時可將數據發送至企業自有云平臺,或如阿里云物聯網平臺、移動OneNet平臺等,輕松實現數據上云;現場只需要負責接線,無需現場調試,可使用云調試,實現云端實時報文、實時數據、各類串口網絡測試等。


    物聯網數據上云.png

    隨著各行業信息化、智能化、數字化推廣應用,各級廠站內數據要傳輸至集團運營管理中心,進行統一監控、管理,廠站內PLC數據接入外網,通過領琪智能通訊網關,在集中監控的中控室,無需服務器,無需固定IP,實現現場PLC數據采集與控制,完成現場PLC內網穿透,SCADA軟件可直接讀取遠程現場PLC的數據,通過有線、4G、WIFI將現場PLC網絡與集中監控室網線形成虛擬局域網,通訊組網應用如下圖所示。


    PLC照片.png

    PLC在工業上的應用越來越多,而隨著工業設備越來越依賴PLC,利用編程軟件對PLC遠程編程與調試,程序的上傳和下載,實現PLC的遠程控制的需求變得越來越多。利用物聯網技術,通過PLC進行信息采集、控制,將PLC連入物聯網網關從而進行設備的運行數據遠程采集,對設備遠程維護,實現高效解決故障,遠程調試節省差旅及人工成本。大環境來說,對設備的遠程運行數據的監控是十分重要的。通過采集PLC的運行數據既可以得到設備的狀態并遠程控制機器的啟停和故障報修等綜合應用。

    隨著工業的發展,PLC聯網進行遠程監控、遠程運維的需求越來越多,通常是通過PLC的通信口外接一個聯網模塊來實現??蛻舻囊粋€電話,就要奔赴千里去出差,而往往現場是什么狀況都不知道,要解決一個問題需要來回折騰好幾次。浪費大量的人力物力財力!所以遠程下載PLC程序對于工控人來說,就是一個剛需。將設備連接到網絡,設備的數據可通過以太網傳到遠端,實現設備的遠程實時監控,遠程報警,數據分析處理等功能。進而提高生產效率,管理效率。此,制造業相關企業需要一整套的遠程信息化系統。對于大規模分布并運行的工業設備,實現設備管理信息化,設備維護遠程化,設備狀態可視化。整套系統幫助制造企業實時監控生產設備狀態,縮短維護周期,降低維護成本,提升服務質量,保持競爭優勢,更有可能創造新的收入來源,實現工業4.0的飛躍。

    領琪智能PLC工業物聯網關支持以太網的PLC和觸摸屏,串口的PLC,觸摸屏,以及變頻器,伺服器,以及各種儀表儀器的遠程上下載程序監控,遠程調試。支持WINCC、組態王、力控等等組態軟件遠程組態、遠程監控。

    PLC控制系統介紹

    PLC:可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller),適用于工業現場的測量控制。

    PLC行業發展現狀

    1、PLC行業市場規模

    近年來,PLC在我國鋰電、冶金、電力、紡織機械、物流設備等行業應用活躍,具有較大市場潛力。數據顯示,2020年我國PLC市場規模為130億元。其中大中型PLC市場占比51.20%,小型PLC市場占比48.80%。預計2021年我國PLC市場規模將達到143億元,2022年將進一步達到166億元。

    2、PLC行業競爭格局

    目前,我國PLC市場中歐美品牌和日系品牌占據主導地位,具有廣闊的國產品牌替代空間。由于大中型PLC工藝復雜、用戶對產品安全性和抗干擾性要求高,外資品牌憑借領先的技術優勢、完善的銷售與服務網絡占據壟斷市場地位。小型PLC主要應用于中低端OEM用戶,國產品牌近年來憑借高性價比、靈活的業務模式及在特定行業的定制化機型開發能力,在小型PLC市場實現了行業滲透率的顯著提升。數據顯示,2020年我國PLC整體市場中,西門子、三菱、歐姆龍分別以57.53億元、16.80億元、14.54億元的銷售額位列市場前三,其市場份額分別為44.26%、12.92%、11.19%。

    PLC行業發展趨勢

    1、PLC產品規模朝兩極化發展

    PLC產品規模一方面將向速度更快、性價比更高的小型和超小型PLC發展,以適應單機及小型自動控制的需要;另一方面,向高速度、大容量、技術完善的大型PLC方向發展。同時,隨著復雜系統控制的要求越來越高和微處理器與計算機技術的不斷發展,客戶對PLC的信息處理速度要求也越來越高,要求用戶存儲器容量也越來越大。

    2、PLC朝通信網絡化發展

    PLC網絡控制是當前控制系統和PLC技術發展的潮流,PLC與PLC之間的聯網通信、PLC與上位計算機的聯網通信已得到廣泛應用。目前,PLC制造商都在發展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強PLC的聯網能力,各PLC制造商之間也在協商制定通用的通信標準,以構成更大的網絡系統,PLC已成為集散控制系統(DCS)不可缺少的組成部分。

    3、PLC和驅動器一體化發展

    隨著PLC對產品技術和解決方案對軟件能力要求越來越高,單一維度的通用產品未來將難以滿足市場的需求,一體化專機將成為未來的發展趨勢。未來,“控制+驅動”一體化將成為行業內各工業自動化控制設備廠商的發展方向,通過PLC和驅動器產品的一體化,可極大地降低系統成本與體積、提升系統總體性能。

    4、PLC產品模塊化、智能化發展

    為滿足工業自動化各種控制系統的需要,近年來,PLC制造商先后開發了不少新器件和模塊,如智能I/O模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測PLC外部故障的專用智能模塊等,這些模塊的開發和應用不僅增強了功能,擴展了PLC的應用范圍,還提高了系統的可靠性。

    5、云化PLC虛擬化PLC軟件PLC發展

    目前,PLC傳統工控設備基本上都是國外的,標準碎片化,協議不開放,5G只能當旁觀者,而不能進入主流,與工業模組的融合會有一些難題,容易導致工業互聯網很難擴展鋪開。范濟安表示,要想打破壟斷必須走創新之路,可以通過云化PLC+5G來實現。

    云化/虛擬化不僅可以實現軟硬解耦,將現有的PLC軟件部分剝離出來;還可以借助通用硬件平臺、容器、實時操作系統、App、組態軟件組件化/標準化(IEC-61499、OPC-UA信息模型)來實現軟件IT化;此外,通過I/O接口協議開放、采用無線通訊技術來實現網絡化。5G可以通過5G邊緣計算平臺MEC技術來形成通用硬件平臺;植入5G模組/芯片、5G+TSN可以增加網絡穩定性和高可靠性。理論上,從全球任何PC機或移動設備都可以訪問云中的機器數據,可以實現故障診斷和進行預防性維護。傳感器和其他機器數據的清晰顯示在云端接口的瀏覽器中。用戶無需任何編程知識就可以創建這些儀表板。溫度、壓力或振動等,極限值也可以很容易地設置,并且可以規定超過限制值的動作。

    “在推動5G在工業領域的應用方面,中國聯通與許多國產工控廠家進行5G云化PLC,5G通訊模組終端創新。

    6、PLC通訊網關一體化

    工業物聯網網關為PLC提供接口。它允許更輕松地收集數據、連接互聯網、訪問基于云的應用程序、存儲等。物聯網網關將數據可靠、安全地傳輸到云平臺或本地管理或監控系統。收集的數據可用于機器狀態跟蹤、資產利用、故障檢測、機器性能和單位維護成本。

    此外,PLC旨在在惡劣的環境中運行。因此,任何在相同條件下工作的IT相關設備也需要堅固耐用。工業的物聯網網關是堅固的,因此它是能夠經受惡劣的環境中,而在同一時間提供連通性,安全性和數據處理。

    通過工業物聯網網關連接設備內部的PLC控制器,能過實現遠程設備監控,遠程設備維護,遠程診斷等功能,工程師無需去到現場就能夠解決設備相關問題,幫助企業解決事故發生時,無法實現提前預警,人工檢修不及時,錯失設備維修時效,生產廠家多,商品數量大,導致相同產品標準不齊,出售不暢等行業上的痛點。

    PLC智能通訊網關/PLC物聯網網關應用價值

    1、快速故障定位:快速實現對現場生產或者工業設備的遠程診斷等。

    2、便捷設備管理:設備型號和參數、生產日期等關鍵資產的信息進行管理。

    3、遠程控制:遠程切換生產或者工業設備的控制模式,遠程控制設備的啟停、控制工作狀態。

    4、設備巡檢管理、維護工單管理:隨時查看、創建工單日志、維護計劃,對工單執行進展進行跟蹤。

    5、更清晰直觀了解設備分布:采用地圖聚合功能、顯示具體位置設備信息、報警信息、能耗指標等關鍵信息。

    6、簡易報警管理:生產或者工業設備出現電流電壓超限、物料超限、設備保護的狀況時,監控中心可聲光報警或以短信方式給維護人員發送報警信息。

    7、直觀狀態監控:遠程監控生產設備的物料重量、加/出料時間、電機電流/電壓、電機轉速等工作狀態等數據,并以曲線/表格形式展示。

    PLC網關一邊接入各種PLC工業控制設備,一邊接入物聯網設備管理平臺或IOT云。網關就是網絡中間的關口,一端是設備間工業控制通訊協議,需要支持不同PLC設備,一端是管理監控層系統平臺,需要支持不同平臺的安全通訊。傳統制造企業增加部署PLC網關,是讓PLC控制的設備進一步在線化、智能化,實現數據采集、遠程編程下發、固件遠程升級、集中監視、調試控制管理,打通企業內部信息系統間的任督二脈,實現智慧工廠的必須通途。

    PLC網關就像人體的神經,將我們感知到的信息傳遞到大腦進行處理,根據身處的各種不同應用環境,大腦經過運算判斷出要做何種的反應,并傳遞到全身四肢做動作。PLC網關是工業物聯網不可或缺的設備, 工業plc的網關就是遠程操控,就是屬于可以遠程編程或者遠程監視PLc的一個東西。將PLC系統與工業物聯網架構集成將帶來前所未有的價值和優勢。但將PLC集成到物聯網領域并非易事,尤其是當PLC的網絡能力較差且缺乏互操作性時。這就是工業物聯網網關派上用場的地方,因為它使所有PLC為物聯網做好準備。

    由于不同廠商不同型號的PLC通訊接口和協議都不相同,給工業物聯網系統集成、智慧工廠建設增加了工程技術復雜度、大大增加了項目成本。

    OPC UA協議就是試圖解決這一問題的數據交換通信協議,該協議獨立于平臺,確保不同供應商不同設備間的信息無縫流動。從下位機到上位機、從傳感器到HMI、到IOT云,OPC UA協議可以高效集成來自不同系統集成商的SCADA、MES、各種形態的組態平臺等軟硬件設備。

    杭州領祺科技有限公司研發的智能PLC網關,不僅全面支持西門子、三菱、歐姆龍、臺達、AB、施耐德、松下、基恩士、匯川、光洋、信捷、合信、億維、豐煒、永宏、富士、安川等設備的各種端口的數據采集與控制協議,還支持數據傳輸轉換為Modbus TCP、MQTT等協議,并聯通根云IOT、涂鴉IOT、華為云IoT、亞馬遜云 IoT、阿里云IOT。

    杭州領祺科技有限公司這次發布的新一代智能PLC網關,更是全面實現和支持OPC UA協議,內嵌OPC UA客戶端,支持各種工控協議,提供各種級別的安全加密機制,增加了設備之間的互操作與集成的即聯即用,同時內嵌OPC UA服務端,具備服務自動發現、互訪尋址、安全穿越防火墻的隧道流等優勢,從而讓復雜工業環境下的智慧工廠的設備系統集成更加方便快捷、容易實施。

    杭州領祺科技智能PLC網關,采用嵌入式LINUX系統,工業級低功耗處理器和工業級通信模塊,支持1個WAN口和4個LAN口,1路RS232/1路RS485,支持4G全網通和2.4G Wi-Fi。同時具備路由器功能以及交換機功能。支持以太網和串口對接PLC及周邊的各種設備和控制系統,并支持各種儀表儀器的遠程上下載、程序監控和遠程調試,支持WINCC、組態王、力控等等組態軟件遠程組態、遠程監控。

    智能PLC網關目前已經廣泛應用于樹根云的多個汽車數字工廠,江蘇無錫精密機床等項目當中,產品具有云部署、云調試、空中升級、廣泛匹配各種采集協議與轉接協議,開箱即用,在各種場景的項目中已經調通對接過阿里云、根云、百度云、涂鴉云、聯通云等公有的IOT平臺,還對接過各種企業內集控系統、開源私有物理云平臺等,在大量項目集成應用中,沉淀下大量的工程用戶的體驗改善經驗,在系統集成時的軟硬件配置、和使用過程的維護方面,產品具有靈活配置、方便部署、無憂維護等特征,大大減輕各種智慧物聯網場景系統集成聯調聯試的負擔。杭州領祺科技致力于為物聯網系統工程服務商賦能,為生態合作伙伴提供員工培訓、系統解決方案賦能,幫助合作伙伴聯調聯試,強大的PLC智能網關產品讓智慧工廠系統建設變得輕松易得、安全穩定、維護省心。



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