【本文關(guān)鍵詞：工業(yè)智能網(wǎng)關(guān) 智能制造 邊緣計(jì)算 物聯(lián)網(wǎng) 遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān) 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān) MODBUS網(wǎng)關(guān) 傳感器 PLC SCADA 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) 工業(yè)數(shù)據(jù)采集 工業(yè)大數(shù)據(jù)】

如何做到工業(yè)數(shù)據(jù)采集，有效提升生產(chǎn)效率與品質(zhì)

導(dǎo)讀

工業(yè)大數(shù)據(jù)是未來(lái)工業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造2025，需要工業(yè)生產(chǎn)的高度自動(dòng)化，而不論智能制造發(fā)展到何種程度，數(shù)據(jù)采集都是工業(yè)生產(chǎn)中基本的條件。工業(yè)數(shù)據(jù)采集是智能制造和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和先決條件，后續(xù)的數(shù)據(jù)分析處理依賴(lài)于前端的感知。然而有多少工業(yè)制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型卡在數(shù)據(jù)采集這第一步呢？

自動(dòng)化工廠數(shù)據(jù)采集架構(gòu)圖

什么是工業(yè)數(shù)據(jù)采集呢？

數(shù)據(jù)采集(DAQ)，是指通過(guò)適合的接口和協(xié)議，從傳感器和其他待測(cè)設(shè)備中采集非電量或者電量信號(hào)，送到上位機(jī)或云端中進(jìn)行分析、處理。

工業(yè)采集的數(shù)據(jù)種類(lèi)多樣，行業(yè)、場(chǎng)景、應(yīng)用的不同，所采集的數(shù)據(jù)也有區(qū)別。工業(yè)自動(dòng)化方面，一般采集的數(shù)據(jù)分為幾類(lèi)：

1）傳感器數(shù)據(jù)

在傳感器技術(shù)飛速發(fā)展的今天，包括光電、溫度、氣體、壓力、磁感、電流、濕度等不同類(lèi)別的工業(yè)傳感器在現(xiàn)場(chǎng)得到了大量應(yīng)用，該類(lèi)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是每條數(shù)據(jù)內(nèi)容很少，但是采集頻率極高。

2）PLC數(shù)據(jù)

通過(guò)設(shè)備PLC內(nèi)置的通信接口，結(jié)合其通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)采集。

3）視頻或圖像處理數(shù)據(jù)

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)裝有視頻監(jiān)控設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生大量的視頻數(shù)據(jù)。還有，圖像設(shè)備拍攝的圖片（如，巡檢員用手持設(shè)備拍攝工業(yè)環(huán)境、人員信息圖片）之類(lèi)的。

4）其他數(shù)據(jù)

如RFID數(shù)據(jù)、遙感遙測(cè)信息、三維高程信息等，用于質(zhì)量管理與追溯。

采集工業(yè)數(shù)據(jù)的方法有哪些呢？

第一種，硬采。各個(gè)大廠的制造設(shè)備如機(jī)床、空壓機(jī)等，其設(shè)備內(nèi)部極其封閉，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，便需要廠家開(kāi)放接口，但貴啊，所以通過(guò)安裝傳感器在其設(shè)備內(nèi)部采集其側(cè)面數(shù)據(jù)（如機(jī)床的傳送帶安裝接近開(kāi)關(guān)，用于工件計(jì)數(shù)），這些數(shù)據(jù)也叫直接I/O信號(hào)，典型如開(kāi)關(guān)、壓力、電流、紅外、PT100等。這些數(shù)據(jù)都是工業(yè)設(shè)備直接硬接線的方式將I/O信號(hào)接入到遠(yuǎn)程I/O模塊，這些模塊需要具備各種接口，如開(kāi)關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出等。鋇錸技術(shù)MxxE系列I/O模塊，支持采集現(xiàn)場(chǎng)的I/O信號(hào)，通過(guò)RS485或者以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)或者云平臺(tái)。

第二種，軟采。在采集數(shù)據(jù)同為工業(yè)通信協(xié)議類(lèi)型的情況下，需要借助工業(yè)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)采集上來(lái)之后轉(zhuǎn)換成某一種云平臺(tái)通信協(xié)議，上傳到本地或云端的各種云平臺(tái)或系統(tǒng)。

比如鋇錸技術(shù)BL110多協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。其主要特點(diǎn)

1）南向采集協(xié)議：各種PLC協(xié)議、Modbus RTU Master、Modbus TCP Master、DL/T645、IEC101、IEC104、BACnet IP、BACnet MS/TP等協(xié)議；

2）北向上傳協(xié)議：Modbus TCP、MQTT、OPC UA、BACnet IP、華為云IoT、阿里云 IoT、AWS IoT、ThingsBoard、鋇錸云等協(xié)議；

3）可以連接不同類(lèi)型的設(shè)備，如傳感器、PLC、工業(yè)控制設(shè)備、儀器儀表等，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)加密上傳及斷網(wǎng)補(bǔ)傳功能。

4）具有網(wǎng)口、串口、CAN接口，支持網(wǎng)口、串口同時(shí)采集100個(gè)設(shè)備，4000個(gè)變量采集。

5）內(nèi)置主流云平臺(tái)數(shù)據(jù)模板，一鍵連接華為云、阿里云、AWS云、Thingsboard、ignition等，支持本地、云端9個(gè)云平臺(tái)同時(shí)在線。

工業(yè)數(shù)據(jù)采集的難點(diǎn)

數(shù)據(jù)采集很簡(jiǎn)單嘛，無(wú)非是根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的采集方式即可。但其實(shí)不然，在工業(yè)領(lǐng)域早已出現(xiàn)了Modbus、Profinet 、Ethernet IP等各類(lèi)通信協(xié)議，而各個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)集成商還會(huì)自己開(kāi)發(fā)各種私有的工業(yè)協(xié)議，導(dǎo)致工業(yè)設(shè)備的通信協(xié)議種類(lèi)繁多，并且相互之間不兼容。

另外，在工業(yè)IT層物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)等平臺(tái)支持的是MQTT等協(xié)議，和現(xiàn)場(chǎng)OT層協(xié)議并不同。協(xié)議的不一致性使得整個(gè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)OT和IT的融合。因此，建立一條穩(wěn)定準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸通道，尤為關(guān)鍵。

下面介紹了PLC網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集上云步驟：

1 數(shù)據(jù)接入

首先，通過(guò)各種I/O設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，上傳至PLC網(wǎng)關(guān)。

2 協(xié)議轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)傳輸關(guān)鍵在于協(xié)議轉(zhuǎn)換。PLC類(lèi)型不同，協(xié)議亦不同，通信協(xié)議就像語(yǔ)言一樣，如果缺少翻譯，肯定會(huì)無(wú)法理解。因此，只有對(duì)PLC進(jìn)行協(xié)議解析，才能獲取其內(nèi)部的數(shù)據(jù)，做到數(shù)據(jù)上云。為了能夠方便用戶(hù)的操作配置，我們的網(wǎng)關(guān)內(nèi)置了多種PLC通訊協(xié)議，用戶(hù)無(wú)需編程只需簡(jiǎn)單操作就可實(shí)現(xiàn)PLC的數(shù)據(jù)采集讀取。

3 邊緣計(jì)算

網(wǎng)關(guān)通過(guò)訪問(wèn)PLC內(nèi)部寄存器地址，通過(guò)點(diǎn)位表可以獲取PLC的各類(lèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)，向云端上傳底層設(shè)備狀態(tài) 。對(duì)于一些自動(dòng)化場(chǎng)景，可能需要特定數(shù)據(jù)或超限告警聯(lián)動(dòng)，這時(shí)就需要邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，獲取到準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)，也能提升現(xiàn)場(chǎng)想要速度，緩解云端上位機(jī)的處理壓力。

4 數(shù)據(jù)上云

采用目前主流的數(shù)傳方式4G/5G/以太網(wǎng)等等傳輸方式。云端網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議也是多樣的，MQTT、Modbus、OPC UA等等都有。PLC網(wǎng)關(guān)也可以上傳至控制與數(shù)采系統(tǒng)，如SCADA、DCS、MES等，根據(jù)需求選擇合適的平臺(tái)，保證數(shù)據(jù)的安全性可靠。

5 數(shù)據(jù)應(yīng)用

  通過(guò)云端可視化顯示，可以實(shí)時(shí)獲取到數(shù)控設(shè)備、PLC、儀器儀表等設(shè)備數(shù)據(jù)，同時(shí)也能聯(lián)動(dòng)控制告警。通過(guò)邊緣計(jì)算，緩解云端上位機(jī)數(shù)據(jù)處理壓力，實(shí)現(xiàn)降本升效的目的。

工業(yè)數(shù)據(jù)采集關(guān)于數(shù)據(jù)的界定是非常廣義的，其具體應(yīng)用還需結(jié)合行業(yè)深度來(lái)理解，本文只是大致介紹一下，關(guān)注我，帶你了解更多行業(yè)干貨～

結(jié)語(yǔ)

 工業(yè)數(shù)據(jù)采集借助工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上云，通過(guò)云端或上位機(jī)就能對(duì)工業(yè)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，具有低時(shí)延、高可靠、標(biāo)準(zhǔn)化高融合等特點(diǎn)，能給工業(yè)制造商來(lái)很高的經(jīng)濟(jì)利益。鋇錸自主研發(fā)多種類(lèi)型工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，支持各種PLC協(xié)議，多種I/O信號(hào)類(lèi)型，多種通訊方式，支持多種接口等功能。內(nèi)置了華為云、阿里云、鋇錸云、Thingsboard等云驅(qū)動(dòng)，支持本地加云端的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)9個(gè)同時(shí)在線。