物联网是一个通过网络用软件界面去数字化控制和感知物理实体状态的网络,PLC是数字控制和感知物理实体状态的自动装置。
PLC用点位控制硬件开关和遥信遥调的采集。PLC内部原理相当于一个LED矩阵大屏幕,每个点阵灯位对应一个状态位,可编程控制每个灯的开关,对应的就是PLC里寄存器的点位,远程控制一个个开关位,就控制对应PLC里面的二进制状态位。远程采集,相当于遥信获得一个个开关的状态,映射到PLC寄存器里面的点位。模拟信息可以解调数字化,就相当于照片数码化影像数字化的过程,最终都可以对应内存里面的数字状态位。
PLC点位表的配置,就是如何把PLC里面一个个寄存器的一个个数据位与外部的开关量DI/DO或模拟量AI/AO匹配对应的过程。
物联网网关接PLC,是让PLC可以接入互联网,实现远程集中管理,可以在手机上控制PLC的点位。
工业物联网上层对接各种业务系统,产品生命周期系统,制造设计一体化协同,MII,ERP,物料管理系统,下面对接制造自动化系统MES,控制各种设备,每个设备可以有多种控制状态位或数据量。最后实现按照订单自动排班生产,根据业务管理和设计图纸,能够程序化编排流程指令,指挥所有自动化的机器自助协同完成生产、装配、检测、包装甚至发货运输、填写运单等全无人化流程。
最最理想的,输入一个订单需求,数字孪生模拟一遍,立刻就了解是否能够响应,能够交付的时间,汇聚计算这一时刻的BOM变动成本,自动报出利润率,决策出最优化的响应方案(最低成本、最高利润、最优客户体验等多目标优化)。
如何把PLC接入物联网中呢?PLC初期设计只考虑工业控制环境,在工厂现场局域网内控制机械,一般通过操控室上位机控制PLC,所以没有考虑到连接互联网,与上位机的连接可以通过各种类型的串口通讯,早期还有各种网络协议。后来,TCP/IP协议成为行业实施标准后,一些PLC有了IP地址,但一般都是内部IP地址,且需要厂商PLC配置管理工具去修改配置,随着很多年过去,一些老旧的设备要么没有IP地址,要么配置工具已经无人会使用,或者当初出厂时为减少现场配置的麻烦PLC设备固定设置IP地址。这给PLC直接接入互联网带来了很大的障碍。
新一代的PLC基本上都考虑到了互联网全面渗透的趋势,但PLC主要功能还是面向工业控制,组网不是它的专长和强项。物联网网关在这里就起到一个承上启下上传下达的作用。而且物联网网关不仅支持与PLC对接,还能够连接摄像头或一些直接开关量和智能仪表,比如工厂消防安防设施,湿度温度气体测控,可以全方位感知工控设备环境、供电稳定性、机房安全等。因此在实际应用中,PLC直接上网的场景并不多。
在工业应用领域,已经积累了海量的各种型号的PLC。全世界PLC生产厂家约200家,生产300多个品种。主要的国外生产厂家包括Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE、富士、日立、光洋等等。各种品牌各种型号的PLC如果需要各自的配置工具去管理调度,非常不经济,而PLC原理相同决定了其实对于生产操纵来说,完全可以用统一的界面和语言去集中控制,这就是基于各种组态显示配合操纵设计的工业物联网创新存在的基础。有一些骇客在现场装配摄像头,可以实现在远程根据摄像头识别的各种信号灯进行远程控制PLC。有没有更好的方案呢?
物联网网关能够接入多个PLC,而且只要PLC与物联网网关在同一个网段,就能够与物联网网关通讯,从而可以通过远程控制物联网网关,由物联网网关去控制同一网段内的各种PLC设备就可以了。关键是物联网网关要具备各种PLC的协议解读能力。如果选择的物联网网关同时能够支持跨网段的设备管理能力,很多固定IP不同网段地址的PLC设备都可以集中管理了。因此,如何规划设计工业现场各种设备的IP地址,如何选择一个合适的物联网网关,就成为工业物联网规划设计的课题了。
据电子部1998年调查结果表明,国内应用Siemens产品的用户占20.8%,Modicon占14%左右,A-B14%左右,OMRON14%占14左右,三菱8.3%,GE6.25%,富士4.2%;其他(日立、光洋等)4%。plc又称可编程逻辑控制器,它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
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