物联网设备和智能设备的集成系统可以以多种方式构建最终用户当移动应用程序和FTP访问被整合后,将会发现更容易访问。
IDEC公司高级产品营销经理Don Pham和产品营销专家Linda Htay。
工业和商业用户意识到他们站点上智能设备的可用性越来越高,并正在研究如何从这些设备提供的数据中创造价值。第一步是确定设备状态和信息,要这样做,数据必须被访问和显示。有许多方法可以做到这一点,其中一些可能涉及到重要的硬件和软件基础设施。
终端用户也熟悉个人移动应用程序,它们可以让他们轻松地远程检查家里的恒温器、报警系统和其他智能消费设备,所以自然的想法是寻找类似的应用程序,可用于工业智能设备。幸运的是,这些类型的应用程序在工业领域变得越来越普遍,在许多应用程序中提供了一种改进的远程访问方式。
物联网成功的架构
物联网(IoT)设备可以包括简单的用于检测温度的单场传感器,也可以包括更复杂的带有许多数据点的系统,如包装好的抽水撬。甚至更老的硬连线设备也可以通过控制器I/O合并,以提高它们的有效智能。无论如何,终端用户正在构建他们的可视化和控制基础设施,以利用这些物联网设备。
物联网基础设施通常包括集成可编程逻辑控制器(plc)和安装在现场的人机界面(HMIs),以提供与物联网设备的一线连接。这些本地plc和人机界面可以收集数据,缩放数据或执行其他必要的预处理,根据需要集中或安排数据,然后使其易于用于更高级别的系统。
来自本地plc和人机界面的数据可以通过更大的SCADA系统访问,或通过web浏览器,如果plc和人机界面有内置的web服务器功能。然而,很多时候终端用户希望通过轻量级的方式远程访问信息,而不需要构建过多的计算层。在这里,移动应用程序和文件传输协议(FTP)功能提供的便捷可访问性可以快速轻松地提供用户需要的内容。
从源头收集数据
一些物联网设备可以直接驻留在以太网Wi-Fi网络上,无论是基于it的业务网络还是运营工厂网络。虽然这使得更高级别的SCADA系统可以直接连接到这些智能网络设备,但由于各种原因,从网络安全考虑到网络加载问题,这并不总是最好的方法。相反,通常有必要在离物联网设备更近的地方安装一个现场定位控制器,然后将其配置为物联网数据集中器。
对于硬连线设备或使用Modbus或BACnet等工业通信协议的设备,更有理由安装本地plc或人机界面,因为这些控制器使用这些本地连接,是将这些信号连接到IT网络的最佳方式。
一些plc和人机界面具有重叠功能。传统上,PLC的主要特点是有线输入和输出(I/O),而人机界面的主要特点是可视化。今天,许多现代plc包括一些局部可视化,而一些人机界面可以控制和监控数量有限的I/O。此外,在这些设备的网络和通信能力方面,重叠的领域越来越多。plc和人机界面都可以提供以太网网络,支持多种通信协议,并通过提供网页服务提供基于浏览器的访问。
许多网站已经需要plc来提供某种程度的直接控制和人机界面来提供相应的可视化。因此,plc和人机界面可能在服务中,并可以通过收集物联网数据执行额外的职责。或者,如果更方便的话,网站可以安装更多的plc和人机界面,专门用于物联网和数据集中任务。
其他数据处理路由
有了这么多连接物联网设备到控制器和人机界面的选项,并反过来让用户访问数据,似乎不需要其他任何东西。但是,所涉及的费用和努力尚未得到解决。
大型SCADA系统的许可、部署和配置成本很高。它们可能需要广泛的IT基础设施和专门的人员来支持。这种级别的工作对于大型过程项目或集成系统来说是有保证的,但是对于许多站点来说可能没有意义。
对于中小型站点,使用浏览器访问本地控制器的能力是一种方便的特性。一些plc和人机界面提供内置的浏览器访问显示,以提供诊断,甚至一些配置。更进一步,许多人机界面可以将本地功能复制并提供给远程浏览器,从而将人机界面的功能扩展到用户拥有便携设备的任何地方。
如果本地PLC或HMI可以托管和服务网页,那么第三种情况是可能的。在这种情况下,用户可以开发基本的网页来显示感兴趣的数据,然后使用他们选择的浏览器来访问它们。这种类型的连接避免了软件许可成本,但它确实要求用户能够舒适地创建网页,并配置他们的网络以使它们可访问。一些制造商通过在他们的系统中包括易于配置的网页开发软件来改进这个过程。
FTP选项
对于一个或多个数据文件的间歇批量传输,有一种标准的基于pc的协议称为FTP。FTP协议最常用于网络上的客户机和服务器pc之间,它提供了一种免费、简单的数据传输方法,没有软件许可成本。
然而,FTP也适用于与协议兼容的plc和人机界面,它是一个强大的工具,因为它允许用户根据需要上传和下载数据文件到他们的计算设备。一个常见的应用是当本地PLC正在日志机或物联网数据到文件。用户可以快速地将这些数据文件从PLC传输到他们选择的目的地。
虽然FTP适用于许多情况,但是对于远程访问数量有限的数据,还有一种更方便的选择。
程序更容易
另一种方式是远程访问PLC、HMI以及物联网数据。这是指人机界面供应商的PLC为iOS或Android设备提供原生移动应用程序。原生应用可以提供更好的用户体验,因为很多幕后细节都已经处理好了。用户只需要安装并运行app,将移动设备连接到目标控制器上,选择要监控或调整的数据即可(图1)。
如果这些工业移动应用是免费的或非常低的成本是最好的,因为终端用户会希望在许多设备上安装它们。安装后,第一步是获得连通性。对于远离站点的用户,这种访问通常会通过互联网。
对于本地用户来说,一种流行的连接方法是使用站点的Wi-Fi连接,只要plc或人机界面在这个网络上可用。Wi-Fi连接使用户能够最大限度地自由漫游,并通过应用程序观察现实世界中的工厂运营情况。
但是,最好使用蓝牙无线实现的最佳功能来本地化这种访问。有限范围的蓝牙连接让用户在接近PLC的时候就可以利用移动应用程序。
这两种无线技术和可更新应用程序的一个优点是,用户永远不需要担心手中有合适的电缆、打开控制面板或加载正确版本的软件或驱动程序。
如此简单的可访问性引发了围绕安全性的问题,而这本来是应该的。连接到plc或人机界面的应用程序必须提供基于角色的安全性,每个用户都可以使用自己的用户名和密码进行配置。通过这些功能,管理员可以控制谁可以访问plc或人机界面,以及他们可以读或写什么数据。
发展中显示
一旦用户将其设备连接到PLC或HMI,并使用适当的凭证登录到应用程序,下一步就是显示所需的数据。然而,内置web服务器的plc或人机界面需要用户开发图形,而应用程序则不是这样。
应用程序有助于导航数据寄存器、输入、输出、计时器、计数器和其他常用值。这些选项不是通过编程来选择的,而是通过使用内置对话界面的简单配置来选择的(图2)。其他选项允许用户预先配置所需的那些点的列表,或者提供配置和查看趋势显示的功能(图3)。
这类应用程序在监控关键数据点方面最有用。这些数据可以是机器运行速度、本地物联网发射器的温度或其他关键数据点。更高级的应用程序可能允许用户调整参数或机器选项。我们很容易看到一个现成的应用程序如何方便远程查看和更改数据,而不需要安装和维护大量的计算基础设施。
到目前为止,我们已经考虑了实时数据的查看或近期数据的趋势。许多PLC使用的另一种选择是在PLC或SD卡中记录数据。该应用程序不仅应该允许用户查看这类历史数据,还应该允许用户将其通过电子邮件发送给其他用户,甚至将其推送到基于站点或云的数据库或数据存储平台。
工具箱中的应用程序
应用程序可以方便地访问PLC、HMI和物联网数据,但一旦连接起来,维护人员也可以使用它们执行其他扩展操作。最常见的方法是技术人员在排除问题时查看系统输入和输出。
更先进的功能使这项技术可以在无线范围内的任何地方工作。它们还可以用来更新固件,上传或下载程序配置。移动应用程序成为技术人员工具箱中的另一个工具,它比笔记本电脑更容易携带,而且不需要任何特殊的线缆。
许多终端用户知道他们的站点上有可用的物联网设备,并希望找到最简单、最有效的方法来访问设备数据。这些网站通常熟悉plc和人机界面,但他们没有创建和维护大型计算安装的资源。正如移动应用程序是访问家用消费设备的一种快捷方便的方式一样,正确的应用程序与plc和人机界面相结合,可以使终端用户轻松访问他们的物联网设备和智能设备。
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