導讀

       工業(yè)大數(shù)據(jù)是未來工業(yè)在市場競爭中發(fā)揮優(yōu)勢的關(guān)鍵，實現(xiàn)中國制造2025，需要工業(yè)生產(chǎn)的高度自動化，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)的基礎和先決條件，后續(xù)的數(shù)據(jù)分析處理依賴于前端的感知。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？

自動化工廠數(shù)據(jù)采集架構(gòu)圖

1、什么是工業(yè)數(shù)據(jù)采集呢？

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

        工業(yè)采集的數(shù)據(jù)種類多樣，行業(yè)、場景、應用的不同，所采集的數(shù)據(jù)也有區(qū)別。工業(yè)自動化方面，一般采集的數(shù)據(jù)分為幾類：

       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、濕度等不同類別的工業(yè)傳感器在現(xiàn)場得到了大量應用，該類數(shù)據(jù)的特點是每條數(shù)據(jù)內(nèi)容很少，但是采集頻率極高。

        2）PLC數(shù)據(jù)

        通過設備PLC內(nèi)置的通信接口，結(jié)合其通訊協(xié)議，實現(xiàn)對設備狀態(tài)采集。

        3）視頻或圖像處理數(shù)據(jù)

        工業(yè)現(xiàn)場裝有視頻監(jiān)控設備，會產(chǎn)生大量的視頻數(shù)據(jù)。還有，圖像設備拍攝的圖片（如，巡檢員用手持設備拍攝工業(yè)環(huán)境、人員信息圖片）之類的。

        4）其他數(shù)據(jù)

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

2、采集工業(yè)數(shù)據(jù)的方法有哪些呢？

        第一種，硬采。各個大廠的制造設備如機床、空壓機等，其設備內(nèi)部極其封閉，要實現(xiàn)自動化，便需要廠家開放接口，但貴啊，所以通過安裝傳感器在其設備內(nèi)部采集其側(cè)面數(shù)據(jù)（如機床的傳送帶安裝接近開關(guān)，用于工件計數(shù)），這些數(shù)據(jù)也叫直接I/O信號，典型如開關(guān)、壓力、電流、紅外、PT100等。這些數(shù)據(jù)都是工業(yè)設備直接硬接線的方式將I/O信號接入到遠程I/O模塊，這些模塊需要具備各種接口，如開關(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)場的I/O信號，通過RS485或者以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳給上位機或者云平臺。

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

      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）可以連接不同類型的設備，如傳感器、PLC、工業(yè)控制設備、儀器儀表等，實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)加密上傳及斷網(wǎng)補傳功能。

      4）具有網(wǎng)口、串口、CAN接口，支持網(wǎng)口、串口同時采集100個設備，4000個變量采集。

      5）內(nèi)置主流云平臺數(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個云平臺同時在線。

3、工業(yè)數(shù)據(jù)采集的難點

       數(shù)據(jù)采集很簡單嘛，無非是根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場情況選擇合適的采集方式即可。但其實不然，在工業(yè)領(lǐng)域早已出現(xiàn)了Modbus、Profinet 、Ethernet IP等各類通信協(xié)議，而各個自動化生產(chǎn)集成商還會自己開發(fā)各種私有的工業(yè)協(xié)議，導致工業(yè)設備的通信協(xié)議種類繁多，并且相互之間不兼容。

       另外，在工業(yè)IT層物聯(lián)網(wǎng)云平臺等平臺支持的是MQTT等協(xié)議，和現(xiàn)場OT層協(xié)議并不同。協(xié)議的不一致性使得整個生產(chǎn)制造系統(tǒng)難以實現(xiàn)OT和IT的融合。因此，建立一條穩(wěn)定準確的數(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，通過各種I/O設備對數(shù)據(jù)進行采集，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類型不同，協(xié)議亦不同，通信協(xié)議就像語言一樣，如果缺少翻譯，肯定會無法理解。因此，只有對PLC進行協(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，用戶無需編程只需簡單操作就可實現(xiàn)PLC的數(shù)據(jù)采集讀取。

              3 邊緣計算

       網(wǎng)關(guān)通過訪問PLC內(nèi)部寄存器地址，通過點位表可以獲取PLC的各類數(shù)據(jù)點，向云端上傳底層設備狀態(tài)。對于一些自動化場景，可能需要特定數(shù)據(jù)或超限告警聯(lián)動，這時就需要邊緣計算網(wǎng)關(guān)，獲取到準確有效的數(shù)據(jù)，也能提升現(xiàn)場想要速度，緩解云端上位機的處理壓力。

              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，保證數(shù)據(jù)的安全性可靠。

              5 數(shù)據(jù)應用

       通過云端可視化顯示，可以實時獲取到數(shù)控設備、PLC、儀器儀表等設備數(shù)據(jù)，同時也能聯(lián)動控制告警。通過邊緣計算，緩解云端上位機數(shù)據(jù)處理壓力，實現(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，其具體應用還需結(jié)合行業(yè)深度來理解，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～

推薦語

       工業(yè)數(shù)據(jù)采集借助工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)數(shù)據(jù)上云，通過云端或上位機就能對工業(yè)設備進行遠程監(jiān)控，具有低時延、高可靠、標準化、高融合等特點，能給工業(yè)制造商來很高的經(jīng)濟利益。鋇錸自主研發(fā)多種類型工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，支持各種PLC協(xié)議，多種I/O信號類型，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，支持本地加云端的物聯(lián)網(wǎng)平臺9個同時在線。