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一、工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
中國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化經(jīng)歷了十幾年的迅猛發(fā)展，中國(guó)本土、美國(guó)、歐洲等各種國(guó)內(nèi)外的技術(shù)、產(chǎn)品被部署到了國(guó)內(nèi)的工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)。
我們可以看到，現(xiàn)實(shí)存在的情況是：
那么，企業(yè)又是如何應(yīng)對(duì)這一現(xiàn)實(shí)情況的呢？總結(jié)一下，大致是兩種應(yīng)對(duì)措施：
●分而治之——找不同的供應(yīng)商搞定不同的設(shè)備互聯(lián)。
比如某家PLC要接入，就去找這個(gè)品牌的廠商或代理商。對(duì)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(gè)項(xiàng)目，為每個(gè)項(xiàng)目定制了10種設(shè)備接入方案，一年下來(lái)就是10*10=100種方案要定制處理。
由此帶來(lái)的問(wèn)題： 實(shí)現(xiàn)方式各不相同，難以管理和維護(hù)，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源共享。比如設(shè)備提供了一個(gè)通訊端口，去年企業(yè)實(shí)施能源管理系統(tǒng)，實(shí)施了數(shù)據(jù)采集。今年環(huán)保局需要這個(gè)設(shè)備的一些數(shù)據(jù)，而且要求必須是設(shè)備一手實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)設(shè)備已經(jīng)沒有端口可供我們實(shí)施了。
●多人協(xié)作——采購(gòu)多種設(shè)備共同協(xié)作，以完成設(shè)備互聯(lián)。
例如用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)＋工業(yè)軟件＋串口服務(wù)器＋網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)＋GPRS模塊＋各種防護(hù)設(shè)施等等。由此帶來(lái)的問(wèn)題：除了多種設(shè)備帶來(lái)的高成本之外，調(diào)試、維護(hù)困難，對(duì)人員要求高是更大的問(wèn)題，各設(shè)備之間錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)脆弱。
我們?cè)?jīng)走訪過(guò)一家企業(yè)，是做微電網(wǎng)的。自控主管抱怨說(shuō)，有家集成商，問(wèn)題總搞不定，前前后后出差來(lái)了無(wú)數(shù)趟，每次都是前腳剛走，沒兩天又出問(wèn)題了。后來(lái)對(duì)方的合同尾款也不要了，問(wèn)題也不管了。搞得大家都很受傷。我們到現(xiàn)場(chǎng)打開控制柜一看，在通信這塊，用了工控機(jī)、板卡、串口服務(wù)器、轉(zhuǎn)換器、工業(yè)組態(tài)軟件等等，通信流特別復(fù)雜加上服務(wù)人員可能水平又不夠高，總出問(wèn)題也就不足為奇了。
也就是說(shuō)，企業(yè)也意識(shí)到當(dāng)前的狀況有多么糟糕。但是自動(dòng)化與信息化兩化融合工作又日益迫切，設(shè)備互聯(lián)互通的工作正在更大規(guī)模的展開，風(fēng)險(xiǎn)也就越來(lái)越大。大家之所以還在忍受現(xiàn)狀的煎熬，是因?yàn)樗坪鯖]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(wǎng)技術(shù)尋求答案
大家都知道，要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，首先要實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的融合。如何將多種儀表、多制式傳感器和控制器接入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。同時(shí)面對(duì)大范圍的接入，必須是一種標(biāo)準(zhǔn)、可用、易用、易維護(hù)的方案。這其實(shí)也正好回答了前面提到，如何解決企業(yè)當(dāng)前面臨的困局。即客觀上需要有一種融合的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。
三、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)探討
在解決設(shè)備設(shè)備互聯(lián)問(wèn)題的困擾上，我們認(rèn)為，破局的關(guān)鍵是—平臺(tái)化。
我們可以看到，傳統(tǒng)的兩化融合，普遍認(rèn)可的結(jié)構(gòu)是經(jīng)典的三層結(jié)構(gòu)，即PCS（Process Control Sysmtem過(guò)程自動(dòng)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(jì)劃系統(tǒng)）。
對(duì)于層與層之間如何對(duì)接基本沒有標(biāo)準(zhǔn)可循。因此在項(xiàng)目實(shí)施中都是八仙過(guò)海各顯神通。在MES和ERP層之間，相對(duì)還算好處理，因?yàn)槎际切畔⒒姆懂犂铩６鳳CS和MES層之間，復(fù)雜性就更大了，因?yàn)镻CS層的設(shè)備多樣性的關(guān)系。也就出現(xiàn)了上面所談到的現(xiàn)狀。
如果在PCS和MES之間，增加一個(gè)子層—ICT（Information Communication Technology信息通信平臺(tái)層），作為標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，將會(huì)是這樣的狀況：
這個(gè)平臺(tái)層就是以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)為核心構(gòu)建的。如此一來(lái)，設(shè)備互聯(lián)互通的標(biāo)準(zhǔn)化將成為可能。對(duì)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)擔(dān)當(dāng)起這一重要角色，她需要具備以下一些優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：
1）遠(yuǎn)程管理
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)是工業(yè)級(jí)無(wú)人值守型設(shè)備，可以由安裝工人，而不是高級(jí)工程師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝。然后，工程師可以在辦公室內(nèi)，對(duì)所有的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理、調(diào)試。從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入和維護(hù)�，F(xiàn)場(chǎng)如果出現(xiàn)通信問(wèn)題，首先要做的，也是遠(yuǎn)程診斷，和盡可能遠(yuǎn)程解決。這樣，現(xiàn)場(chǎng)出差的次數(shù)大大減少了，設(shè)備維護(hù)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(wèn)題，除了前面提到的便捷性、穩(wěn)定性和性價(jià)比問(wèn)題外。還有一個(gè)巨大的風(fēng)險(xiǎn)：安全性。這里指的安全性，涵蓋兩個(gè)方面：
控制網(wǎng)絡(luò)安全
當(dāng)我們把控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)直接連接，以采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)的同時(shí)，來(lái)自于信息網(wǎng)絡(luò)的不安全因素，例如黑客、病毒等威脅隨之而來(lái)。駭人聽聞的震網(wǎng)病毒，正是借由工廠信息網(wǎng)，入侵到控制網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致了伊朗核電站的物理?yè)p毀。
數(shù)據(jù)安全
目前大家的生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳送，大都采用ModbusTCP等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用明文方式傳送，中間傳輸過(guò)程非常容易被截取。從而把控制服務(wù)器的IP地址，敏感生產(chǎn)數(shù)據(jù)（部分?jǐn)?shù)據(jù)屬于商業(yè)機(jī)密）暴露出來(lái)。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)采用白名單、物理隔離、數(shù)據(jù)加密等技術(shù)，可以很好的解決上述兩個(gè)問(wèn)題。
3）智能應(yīng)用
關(guān)于這一點(diǎn)，可以舉一個(gè)案例來(lái)做說(shuō)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(wù)。即通過(guò)給連鎖酒店的熱水鍋爐進(jìn)行節(jié)能改造（太陽(yáng)能、天然氣、地源熱泵、電加熱四聯(lián)供的組合），以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。業(yè)務(wù)開展的不錯(cuò)，但做到一定規(guī)模時(shí)問(wèn)題出現(xiàn)了。一是來(lái)回巡檢的維護(hù)人員需求太大，二是故障不能及時(shí)處理導(dǎo)致客戶投訴，因此該公司尋求自動(dòng)化企業(yè)的解決方案。
基本方案都是：在每個(gè)酒店部署一套自控系統(tǒng)，由PLC、串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、上位機(jī)算機(jī)、上位控制軟件、遠(yuǎn)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(wú)法承受的。而我們應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，就很好解決了：
每個(gè)酒店只需要部署一臺(tái)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)，就能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的所有需求，并且無(wú)人值守。同時(shí)，在網(wǎng)關(guān)中還部署了一些設(shè)備模型和智能算法，例如預(yù)警邏輯。通過(guò)網(wǎng)關(guān)的3G端口，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一推送到該項(xiàng)目的私有云，最終維護(hù)人員通過(guò)手機(jī)端即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。
這個(gè)是智能應(yīng)用例子的典型訴求是能夠整合多種設(shè)備的功能于一身，從而幫助客戶降低成本，簡(jiǎn)化管理。
4）穩(wěn)定可靠
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)承擔(dān)的功能，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)。所有的數(shù)據(jù)都依賴于這個(gè)節(jié)點(diǎn)，所以要求高穩(wěn)定性。
從設(shè)備角度來(lái)說(shuō)，要求采用工業(yè)級(jí)設(shè)備，寬溫、抗電磁干擾能力強(qiáng)。
從網(wǎng)絡(luò)角度來(lái)說(shuō)，要求能夠適用多種鏈路、復(fù)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(lái)說(shuō)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)斷線緩存等功能。
5）簡(jiǎn)單易用
作為產(chǎn)品級(jí)的解決方案，簡(jiǎn)單易用是必須的。無(wú)論是SI的實(shí)施、維護(hù)工程師，還是業(yè)主的設(shè)備口、信息口管理人員，通過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)或自學(xué)，就應(yīng)該能掌握產(chǎn)品的基本使用。
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)以下措施來(lái)提升簡(jiǎn)便性：
●采用完全可視化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖－－配置過(guò)程用圖表、向?qū)У冗M(jìn)行，界面友好、容易上手；
●用驅(qū)動(dòng)庫(kù)的方式解決設(shè)備協(xié)議多樣化問(wèn)題－－設(shè)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(wǎng)關(guān)如果只支持單一協(xié)議，是無(wú)法體現(xiàn)“平臺(tái)”特性的，然后支持大量協(xié)議，又會(huì)顯得臃腫，使用復(fù)雜。因此，采取“驅(qū)動(dòng)庫(kù)”的方式，是一個(gè)兩全的辦法。而且驅(qū)動(dòng)庫(kù)是不斷成長(zhǎng)的，將會(huì)越來(lái)越豐富驅(qū)動(dòng)庫(kù)也可以建設(shè)在云端，實(shí)際使用中，只需要從驅(qū)動(dòng)庫(kù)選擇需要的驅(qū)動(dòng)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(yīng)用。也可以提供腳本語(yǔ)言，使得用戶可以輕松的實(shí)現(xiàn)自定義智能處理。
6）降低成本
目前的成本構(gòu)成包括：設(shè)備采購(gòu)、安裝部署、開發(fā)調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)等，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)及其數(shù)據(jù)云平臺(tái)的應(yīng)用，通過(guò)簡(jiǎn)單易用的交互式人機(jī)對(duì)話機(jī)制，遠(yuǎn)程調(diào)控機(jī)制，開放機(jī)制等將大大減少用戶的部署、調(diào)試、開發(fā)、維護(hù)等成本。
小結(jié)
旋思科技已經(jīng)在工業(yè)企業(yè)能源管理中心這一行業(yè)中，進(jìn)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�(jīng)驗(yàn)，提出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的一個(gè)基本要求，和六個(gè)重要特性。一個(gè)基本要求是指擔(dān)當(dāng)ICT（Information Communication Technology信息通信平臺(tái)）平臺(tái)層；六個(gè)重要特性是指：遠(yuǎn)程管理、安全互聯(lián)、智能應(yīng)用、穩(wěn)定可靠、簡(jiǎn)單易用、降低成本。
隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的高速發(fā)展必然使得設(shè)備互聯(lián)互通的需求卻越來(lái)越多，覆蓋面越來(lái)越廣，應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，建立起統(tǒng)一的設(shè)備互聯(lián)互通平臺(tái)層，進(jìn)而成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的方案。
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