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IT 工程师的工控必备神器:3分钟搞定上云

  2019年01月15日  

  某个周四的下午五点钟,在一个建厂四十年的数控机床零件厂里,所有员工正兢兢业业地制作一批下周将要交付的产品。这是该厂有史以来最大的一笔订单,每个人都尽心尽力,确保以最高质量按时交付所有产品。工厂领班非常清楚,只要这次项目成功,就能进一步巩固工厂在核心客户中的地位,从而完成甚至超额完成今年的销售目标。毫无疑问,要取?#36152;?#21151;,必须保证交付不出半分差错。

  然而就在交付前两周,工厂的部分生产线突然出现故障,打乱了整个生产计划。幸好问题得到了及时解决,项目如期完成。考虑到之后可能出现不能及时发现类似问题的情况,这家 OT (操作?#38469;?公司的首席执行官决定将工厂连接至云端,实时监测厂内所有设备状态。这项操作需要将 OT 网络连接至公司的 IT (信息?#38469;?网络,因此接下来要考虑的就是寻找 IT 与 OT 数据连接的最佳方案。

  故事内容其实折射出现在很多工厂都有过的问题和困扰。当今社会IT 潮流席卷世界各地工厂。寻找合适产品和解决方案将工厂的 OT 系统轻松连接至 IT 网络也随之成为 IT 工程师的当务之急。 IT 工程师虽然对用于网络数据传输的 IT 协议大多十分熟悉,但对于工厂使用的 OT 协议却所知不多。

  本文为您详细分析下使用IT网络时会遇到的关键问题,并向您推荐相关的产品和解决方案。

  OT 系统是什么样的?

  在深入了解如何从 IT 网络获取 OT 数据前,我们先来认识一下常见 OT 系统的结构。

  系统结构

  一般情况下,OT 系统中的数据组织?#24335;?#26799;式,?#19978;?#33267;上逐层传递。OT 系统一般分为三个层次:

  ? 设备层:包括机器、传感器、负载、仪表和 I/O 设备。

  ? 控制层:包括 PLC(可编程逻辑控制器)、控制器和 SCADA(数据采集和监控)软件。

  ? 信息层:包括 MES(制造执行系统)和 ERP(企业资源规划)应用。

  获取传感器或仪表的读数(如电流、电压、压强和温度)后,I/O 设备收集这些原始工程数据,并上传至 PLC 和控制器。这些数据是 MES 和 ERP 应用做出工厂操作相关决策的依据,也被用于进一步分析。

  OT 系?#31243;?#24615;

  现场采用各种专用且通常互不兼容的协议

  IT 系统对大多数人而言并不陌生,它使用通用的元数据和文件识别格式,例如可通过因特网轻松收发 HTTP 报文。OT 系统则完全不同,多年来针对现场不同任务,已开发出多种采用不同拓扑的专用协议。

  因此,OT 系统开放性和可访问性更低,无法与不支?#21046;?#19987;用协议的设备或网络连接。在 OT 系统中整合互不兼容的子系统对大多数 IT 工程师而言?#38469;?#19968;大难题。

  分?#38469;?#35774;计

  因为许多现场设备都支持多种专用协议,所以 OT 系统一般在分?#38469;?#25299;扑结构中运作。OT 系统是目的指向型系统,支持具体的不同应用,要求部署相应的设备和协议提高效率和精确?#21462;?/FONT>

  举例来说,工厂中使用的 PLC 和设备一般通过 EtherNet/IP 协议实现通讯,计算机数控机器使用的是 G-code 等专用协议,许多太阳能系统中使用的逆变器则通过 Modbus 通讯,而电力和供水系统通常使用 DNP3(分?#38469;?#32593;络协议)。IT 工程师亟需解决不同协议对 OT 系统各部分设备造成的通讯隔离问题。

  数据从 OT 系统传至云端时

  可能产生的问题

  考虑到 OT 系?#31243;?#24615;以及局限性,IT 专家在将数据传送至云端时,可能会遇到哪些问题?他们又将如何解决?

  对 OT 协议不熟悉

  协议就像我们说的语言,只不过协议的使用方是设备。IT 工程师如果无法正确解读遇到的各类 OT 协议,就无法分析数据,更不可能将数据转换为有用信息。

  解决方案

  将OT协议纳入IT协议网关

  为桥接 OT、IT 两大系统,方便数据传输,我们使用协议网关将 OT 协议转换为 IT 协议。但在实际过程中,我们可能要为不同 OT 协议安?#23433;?#21516;网关,这将增加成本,花费更长时间测试和配置网关。此外,配置的设备越多,就越容易遇到兼容性等问题。

  IT 工程师不?#36152;?#22312; OT 设备上编程

  如上所述,OT 设备仅能满足特定操作需求,其仅有的几项功能,无法满足用户在实施定制方案时对单一设备的多功能需求。除此之外,大多数 OT 产品并不支持 IT 工程师习惯使用的编程语言。虽然 PLC 支持梯形逻辑,但梯形逻辑仅?#35270;?#20110; OT 现场应用。

  解决方案

  寻找符合 IT 工程师需求的设备

  为解决实施过程中的种种难题,我们常将嵌入式计算机置入系统拓扑结构中,作为连通 OT 和 IT 的网关使用,或作为数据采集器,从I/O 设备中收集信息。这些嵌入式计算机还能为软件进一步开发和编程提供环?#22330;?/FONT>

  此外,市面上已经出现了一些支持 IT 协议(例如 RESTful API)的 I/O 设备。同其他方案相比,以上解决方?#20184;?IT 工程师更友好。

  Moxa 可帮助您

  将 OT 数据部署至 IT 云端

  现在,我们已经了解了?#36127;?#25152;有的 OT 系统以及系统中的现场设备都主要通过专用协议进?#22411;?#35759;。IT 工程师通常对 OT 系统一无所知。对此,市场上是否已开发出相应设备满足他们的需求?

  Moxa 解决方案

  Moxa 的远程 I/O 和智能远程 I/O 设备足以满足 OT 工程师的需求,可支持能用于 OT 应用的 IT 协议。例如,模块化远程 I/O(ioThinx 4510 系列)和独立远程 I/O(ioLogik E1200/E2200/2500 系列)均以 IT 专家的最佳实践为基础设计而成。

  使用 Moxa OT-IT 解决方案,您将无需购买额外网关。Moxa 解决方案为用户编程提供友好环?#24120;?#35753;工程师拥有更多灵活性。具体请看以下两方面:

  内置 IT 协议

  可省去购买额外协议网关的成本

  Moxa 的 ioThinx 和 ioLogik 系列产品都内嵌多?#20013;?#35758;,包括 RESTful API 和 SNMP Trap 等 IT 协议。用户无论是想使用网络管理系统 (NMS) 来管理整个系统,还是通过收发 RESTful API 请求来获取 / 更改值和状态,亦或是使用预定义指令进行自定义开发,以上操作都可以通过单个 I/O 设备实现。

  ? RESTful API:大量框架、驱动程序等资源都以 HTTP 协议为基础,因此 RESTful API ?#35270;?#20110;跨应用、跨设备拓扑结构。RESTful API 为网络连接带来高度可访问性和便捷度,已成为 IIoT 设备与云端通讯的最?#30740;?#35758;之一。

  ? SNMP Trap:Moxa ioLogik 系列支持 SNMPv1/v2c,让用户可以使用 SNMP 网络管理软件监控网络和I/O 设备。此外还可使用 SNMP Trap 发送包含日期、时间、服务器名称、MAC、IP 地址以及其他?#38382;?#30340;用户自定义消息,用于楼宇自动化和电信应用。

  ? MXIO Library:Moxa 的 MXIO library 支持 WinCE、Linux、C++、VB / VC 和 .NET 开发平台。在MXIO library 的支持下,您可使用高?#37117;扑?#26426;语言,通过以太网或 RS-485 网络轻松管理 I/O 设备和数据传输。Linux 程序员还可轻松开发自定义应用程序,实现主机和整个 ioLogik 系列产品间的?#35813;?#36890;信。

  Moxa 专利 Click&Go ?#38469;?/FONT>

  助您快速配置控制逻辑,记?#38469;?#25454;

  Moxa ioLogik E2200 和 ioLogik 2500 系列均为智能 I/O,专为使用以太网和无线接口的智能监控应用设计。 ioLogik E2200 和 2500 系?#24515;?#32622; Click&Go 智能控制功能,无需使用计算机,即可轻松设定输出和输入响应条件。通过 Click&Go 智能功能,ioLogik E2200 和 ioLogik 2500 系列产品可按照用户具体设定,自动报告 I/O 事件,通过简单的 If-Then-Else 控制逻辑定义行动触发条件。

  例如可触发 TCP/UDP 动态消息传递。您可以设置一个或多个消息服务器 IP 地址,接收 Click&Go 逻辑发送的已生成事件消息。一旦完成设定,Click&Go 逻辑将向所有地址发送动态消息。内容格式包括 ASCII、 UNICODE 和 HEX,您可根据不同应用程序具体情况进行选择。

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