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基于工業(yè)物聯(lián)網技術的設備互聯(lián)互通標準化方案
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一、工業(yè)自動化行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
  中國的工業(yè)自動化經歷了十幾年的迅猛發(fā)展,中國本土、美國、歐洲等各種國內外的技術、產品被部署到了國內的工業(yè)自動化現場。
  我們可以看到,現實存在的情況是:


  那么,企業(yè)又是如何應對這一現實情況的呢?總結一下,大致是兩種應對措施:
  ●分而治之——找不同的供應商搞定不同的設備互聯(lián)。
  比如某家PLC要接入,就去找這個品牌的廠商或代理商。對于系統(tǒng)集成商也是如此。例如某大型系統(tǒng)集成商,每年承攬10個項目,為每個項目定制了10種設備接入方案,一年下來就是10*10=100種方案要定制處理。
  由此帶來的問題: 實現方式各不相同,難以管理和維護,并且無法實現資源共享。比如設備提供了一個通訊端口,去年企業(yè)實施能源管理系統(tǒng),實施了數據采集。今年環(huán)保局需要這個設備的一些數據,而且要求必須是設備一手實時數據,這個時候我們發(fā)現設備已經沒有端口可供我們實施了。     
  ●多人協(xié)作——采購多種設備共同協(xié)作,以完成設備互聯(lián)。
  例如用工業(yè)控制計算機+工業(yè)軟件+串口服務器+網絡交換機+GPRS模塊+各種防護設施等等。由此帶來的問題:除了多種設備帶來的高成本之外,調試、維護困難,對人員要求高是更大的問題,各設備之間錯綜復雜,導致系統(tǒng)脆弱。
  我們曾經走訪過一家企業(yè),是做微電網的。自控主管抱怨說,有家集成商,問題總搞不定,前前后后出差來了無數趟,每次都是前腳剛走,沒兩天又出問題了。后來對方的合同尾款也不要了,問題也不管了。搞得大家都很受傷。我們到現場打開控制柜一看,在通信這塊,用了工控機、板卡、串口服務器、轉換器、工業(yè)組態(tài)軟件等等,通信流特別復雜加上服務人員可能水平又不夠高,總出問題也就不足為奇了。
  也就是說,企業(yè)也意識到當前的狀況有多么糟糕。但是自動化與信息化兩化融合工作又日益迫切,設備互聯(lián)互通的工作正在更大規(guī)模的展開,風險也就越來越大。大家之所以還在忍受現狀的煎熬,是因為似乎沒有更好的辦法。
  但是,真的沒有更好的辦法了嗎?
二、改變,從工業(yè)物聯(lián)網技術尋求答案
  大家都知道,要實現物聯(lián)網,首先要實現傳感網絡和互聯(lián)網的融合。如何將多種儀表、多制式傳感器和控制器接入移動網絡和互聯(lián)網絡是實現物聯(lián)網的關鍵。同時面對大范圍的接入,必須是一種標準、可用、易用、易維護的方案。這其實也正好回答了前面提到,如何解決企業(yè)當前面臨的困局。即客觀上需要有一種融合的物聯(lián)網網關。


三、工業(yè)物聯(lián)網網關技術探討
  在解決設備設備互聯(lián)問題的困擾上,我們認為,破局的關鍵是—平臺化。
  我們可以看到,傳統(tǒng)的兩化融合,普遍認可的結構是經典的三層結構,即PCS(Process Control Sysmtem過程自動化系統(tǒng))-MES(Manufactory Execution Sysmtem制造執(zhí)行系統(tǒng))-ERP(Enterprise Resource Planning企業(yè)資源計劃系統(tǒng))。
  對于層與層之間如何對接基本沒有標準可循。因此在項目實施中都是八仙過海各顯神通。在MES和ERP層之間,相對還算好處理,因為都是信息化的范疇里。而PCS和MES層之間,復雜性就更大了,因為PCS層的設備多樣性的關系。也就出現了上面所談到的現狀。
  如果在PCS和MES之間,增加一個子層—ICT(Information Communication Technology信息通信平臺層),作為標準平臺,將會是這樣的狀況:


  這個平臺層就是以工業(yè)物聯(lián)網網關為核心構建的。如此一來,設備互聯(lián)互通的標準化將成為可能。對于工業(yè)物聯(lián)網關擔當起這一重要角色,她需要具備以下一些優(yōu)勢特點:
  1)遠程管理
  工業(yè)物聯(lián)網關是工業(yè)級無人值守型設備,可以由安裝工人,而不是高級工程師進行現場安裝。然后,工程師可以在辦公室內,對所有的現場網關進行遠程管理、調試。從而實現設備接入和維護,F場如果出現通信問題,首先要做的,也是遠程診斷,和盡可能遠程解決。這樣,現場出差的次數大大減少了,設備維護的周期和成本也大大降低。
  2)安全互聯(lián)
  傳統(tǒng)模式下企業(yè)面臨的問題,除了前面提到的便捷性、穩(wěn)定性和性價比問題外。還有一個巨大的風險:安全性。這里指的安全性,涵蓋兩個方面:
  控制網絡安全
  當我們把控制網絡與信息網絡直接連接,以采集生產數據的同時,來自于信息網絡的不安全因素,例如黑客、病毒等威脅隨之而來。駭人聽聞的震網病毒,正是借由工廠信息網,入侵到控制網絡,導致了伊朗核電站的物理損毀。
  數據安全
  目前大家的生產數據傳送,大都采用ModbusTCP等工業(yè)標準,用明文方式傳送,中間傳輸過程非常容易被截取。從而把控制服務器的IP地址,敏感生產數據(部分數據屬于商業(yè)機密)暴露出來。
  工業(yè)物聯(lián)網關采用白名單、物理隔離、數據加密等技術,可以很好的解決上述兩個問題。
  3)智能應用
  關于這一點,可以舉一個案例來做說明。
  有一家做EMC(合同能源管理)的企業(yè),從事酒店熱水節(jié)能改造業(yè)務。即通過給連鎖酒店的熱水鍋爐進行節(jié)能改造(太陽能、天然氣、地源熱泵、電加熱四聯(lián)供的組合),以實現節(jié)能。業(yè)務開展的不錯,但做到一定規(guī)模時問題出現了。一是來回巡檢的維護人員需求太大,二是故障不能及時處理導致客戶投訴,因此該公司尋求自動化企業(yè)的解決方案。
  基本方案都是:在每個酒店部署一套自控系統(tǒng),由PLC、串口聯(lián)網服務器、上位機算機、上位控制軟件、遠程通信模塊等組成。而且酒店要求有人值守。
  這樣的成本,是該EMC企業(yè)無法承受的。而我們應用物聯(lián)網技術,就很好解決了:
  每個酒店只需要部署一臺工業(yè)物聯(lián)網關,就能實現現場的所有需求,并且無人值守。同時,在網關中還部署了一些設備模型和智能算法,例如預警邏輯。通過網關的3G端口,將數據統(tǒng)一推送到該項目的私有云,最終維護人員通過手機端即可實現遠程管理。


  這個是智能應用例子的典型訴求是能夠整合多種設備的功能于一身,從而幫助客戶降低成本,簡化管理。
  4)穩(wěn)定可靠
  工業(yè)物聯(lián)網關承擔的功能,相當于網絡中的神經元節(jié)點。所有的數據都依賴于這個節(jié)點,所以要求高穩(wěn)定性。
  從設備角度來說,要求采用工業(yè)級設備,寬溫、抗電磁干擾能力強。
  從網絡角度來說,要求能夠適用多種鏈路、復雜路徑。能夠在多種鏈路之間切換、互為備份。
  從系統(tǒng)角度來說,要求能夠實現斷線緩存等功能。
  5)簡單易用
  作為產品級的解決方案,簡單易用是必須的。無論是SI的實施、維護工程師,還是業(yè)主的設備口、信息口管理人員,通過簡單的培訓或自學,就應該能掌握產品的基本使用。
  物聯(lián)網智能網關以下措施來提升簡便性:
  
采用完全可視化的拓撲結構圖--配置過程用圖表、向導等進行,界面友好、容易上手;
  
用驅動庫的方式解決設備協(xié)議多樣化問題--設備使用到的通信協(xié)議種類眾多。例如Modbus、IEC104、DNP、BACnet等等,大大小小至少幾千種。網關如果只支持單一協(xié)議,是無法體現“平臺”特性的,然后支持大量協(xié)議,又會顯得臃腫,使用復雜。因此,采取“驅動庫”的方式,是一個兩全的辦法。而且驅動庫是不斷成長的,將會越來越豐富驅動庫也可以建設在云端,實際使用中,只需要從驅動庫選擇需要的驅動就可以了。
  
基于腳本編寫的智能處理--除了集成常用的智能化應用。也可以提供腳本語言,使得用戶可以輕松的實現自定義智能處理。


  6)降低成本
  目前的成本構成包括:設備采購、安裝部署、開發(fā)調試、運行維護等,通過物聯(lián)網網關及其數據云平臺的應用,通過簡單易用的交互式人機對話機制,遠程調控機制,開放機制等將大大減少用戶的部署、調試、開發(fā)、維護等成本。
小結
  旋思科技已經在工業(yè)企業(yè)能源管理中心這一行業(yè)中,進行多年嘗試,幫助系統(tǒng)集成商和企業(yè)用戶做出改變,取得了良好的效果;谝延薪涷灒岢龉I(yè)物聯(lián)網網關產品的一個基本要求,和六個重要特性。一個基本要求是指擔當ICT(Information Communication Technology信息通信平臺)平臺層;六個重要特性是指:遠程管理、安全互聯(lián)、智能應用、穩(wěn)定可靠、簡單易用、降低成本。
  隨著物聯(lián)網行業(yè)的高速發(fā)展必然使得設備互聯(lián)互通的需求卻越來越多,覆蓋面越來越廣,應用工業(yè)物聯(lián)網技術,基于工業(yè)物聯(lián)網網關,建立起統(tǒng)一的設備互聯(lián)互通平臺層,進而成為一個標準化的方案。

 


 

狀 態(tài): 離線

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供應信息

公司名稱: 北京旋思科技有限公司
聯(lián) 系 人: 張蓓
電  話: 010-4009919036
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地  址: 北京海淀安寧莊西三條9號宜品上層3單元201
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