物联网在工业领域直接的应用就是远程运维系统,运用工业物联网技术智能采集设备和生产过程的相关数据,并上传至云端管理服务平台进行数据处理和分析,从而实现对设备运行、生产效能、物料消耗、能源管理等全生命周期的实时监控和管理。
以粗纱机和粗细联系统远程运维为例。在设备现场应用中,物联网采集硬件与粗纱机、粗细联系统的控制系统之间的互联互通是一项十分关键的技术。当前,统一品牌的机型可能选择不同厂家的控制系统,这些控制系统包括可编程控制器(PLC)、人机界面(HMI)、变频器等,常见的接口包括RS-232、RS-485、RJ45等,但不同控制器厂家的接口通讯定义不尽相同,不同的PLC品牌也有着各自的工业现场总线通讯协议。
物联网采集核心硬件基于系统的安全性和稳定性设计以及使用成本的控制需求,将远程运维的“监”与“控”分别设计成独立模块,基于不同的需求进行模块化封装。
其中,“监”即数据采集操作,该功能基于2G、4G网络通信方式(具备升级为窄带物联网NB-IoT接入方式的能力),通过核心板MCU自带的原生SPI、I²C、串口等数据接口,通过扩展外围电路,能够实现相关数据的接入及下发,其中串口支持标准RS-232C或RS485接口,通过标准Modbus通讯协议,可实现从现场串口设备如HMI以及部分通用传感器等设备中采集相关数据,并通过设计数据压缩加密,从而实现高效的采集数据和上传服务。
“控”即远程维护诊断操作,该功能根据对于PLC的控制需求,扩展支持TCP/IP的RJ45接口,便于硬件利用现场设备配置的交换机连接PLC等支持以太网通讯的设备,无线侧基于4G模组实现大数据包下载通道,方便数据高速传输并实现高效诊断维护的需求。核心硬件利用云平台端部署的OPC服务器,提供与现场控制器的交互,实现对于不同工业现场总线的支持,进一步增强工业物联网接入能力,并通过系统安装的各类控制器编辑、组态软件,实现程序修改及下载工作。