【概要描述】

? ? ? 背景概述

? ? ? 智能工廠是在數字化工廠（利用現代數字制造技術和計算機仿真技術對整個 生產過程進行仿真、評估和優化）的基礎上，利用物聯網技術和監控技術,實現 對工廠人員和設備的信息管理和服務，使得工廠形成萬物互聯和管理統一，實現 數據信息的互聯互通，幫助提高工廠的生產效率和生產過程可控性、降低生產成 本、減少生產線人工干預、優化設備運行狀態和節能降耗，將工業制造與物聯網 應用結合構建智造生產區。

? ? ? 目前中國的很多工廠尚未完成數字化建設，很多設備獨立運行并不相連，設 備運行狀態、生產周期數據無法流動導致形成信息孤島，無法對數據進行系統的 分析和優化。隨著物聯網技術的發展，我們可以借助物聯網技術實現對人員、機 器、貨品、生產環境的互聯互通鏈接和智慧管理，從而有效的降低生產成本、節 能降耗、優化工藝流程。

? ? ? 根據這一現狀，云涌可以推出了用于設備信息采集和數據傳輸的物聯網設 備，其中包含了 LoRa 模組、LoRa DTU、LoRa 網關、高速 DTU；用于數據遠 程傳輸使用的設備，包含以太網串口服務器、LTE DTU；用于設備控制使用的設 備，包含以太網 RTU、RS485 RTU 等；這些終端設備給傳感器、檢測設備、變 送器、車床、流水產線、智能控制等設備賦予了通訊的能力，納入到整個智能工 廠管理范疇中，使其與整個系統互聯互通，讓整個工廠管理和信息查看更加透明、 高效、直觀。

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? ? ? 方案介紹

? ? ? 1.數據采集與控制

? ? ? 工廠的生產過程會產生大量的數據，它們涉及到產量、產品質量、消耗能耗、 加工精度、設備狀態等，我們可以通過傳感設備采集到它們；也有一些設備，例如數控機床、風力發電機、工業車輛等，自身就帶有大量傳感器，并提供集中的 數據接口，我們可以直接加裝類似 DTU 的無線數據傳輸終端；通過傳感和傳輸 技術，我們才能將數據最終提交到控制中心，用于計算和顯示。

? ? ? 由于工業現場會有不同種類不同品牌的工業設備，它們在接口、協議上都會 不統一，再加上一些工業現場電磁干擾嚴重，空間布局復雜，地理位置偏僻等因 素，給數據采集帶來了困擾；為此，我們提供了不同的采集接口，更加貼合現場 設備和環境。

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? ? ? 2.設備組網

? ? ? 無論是 DCS、FCS、SCADA 系統，都需要工業設備進行組網連接，方便設 備之間的項目通訊，也降低了布線成本；云涌科技結合自身產品推出了有線和無 線兩種組網方案：

? ? ? 1）有線組網

? ? ? 使用以太網/RS485 RTU 作為采集和傳輸設備，一方面連接傳感/控制設備， 另一方面使用傳輸線接入到網關/DCS/SCADA；?

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? ? ? 方案優點： 應用范圍廣，傳輸速度快，傳輸穩定性強，通訊接口豐富；結合成本、現場 復雜度、接入設備、可選適合的組網方式和通訊終端；RS485 和以太網任選，也 可交叉共存，級聯接入。

? ? ? 2）無線組網

? ? ? 基于 LoRa 技術的數字化工廠解決方案采用 LoRa/網關基站進行工廠無線信 號全覆蓋，同時在工廠各個數據采集節點安裝 LoRa 模塊，實現對生產周期的數 據動態全采集，并根據工廠的實際需求實時將相關信息采集傳輸。

? ? ? 使用 LoRa DTU/模組作為無線節點，一方面連接傳感/控制設備，另一方面使 用無線與網關進行數據交互，最終再由網關進行協議分析處理或者與平臺之間的 協議通訊；

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? ? ? 方案優點： 結合項目成本、現場復雜度、接入設備可選適合的組網方式和終端；無線傳 輸，減少布線，部署便捷，不易受地域環境限制，降低改造成本，不破壞建筑環 境；針對偏遠無運營商網絡的地方，可以使用無線中繼設備將數據轉傳到有信號 的區域，再進行遠程傳輸；數據局域網傳輸，保證數據的私密性和安全性。?

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? ? ? 方案應用

? ? ? 1.設備無線聯網

? ? ? 設備意外故障、設備維護保養、設備運行狀態監控一直是工業生產的重點之 一；設備意外故障，不僅造成生產的停滯，而且對設備造成的隱形破壞不可估量。 問題設備檢測不及時，沒有途徑上報到管理者，當故障程度越發嚴重時，設備不 僅自身無法工作，也會影響整條產線的生產和產品質量。

? ? ? 傳統輪班巡檢機制，不但造成工廠人力損耗，而且很多毛病并不能直接發現， 而這些隱患最終或將釀成惡果。隨著科技的進步，智能化巡檢取代了傳統人工， 讓設備巡檢變得更加高效，但是智能巡檢的前提是設備的互聯互通，傳統工業現 場經常需要實現幾百米到幾公里的遠距離的監測，管理中心與操作現場距離太 遠，數據太分散，其信息傳輸及組網由于受布線限制，經常會出現線路損壞、布線困難不易實施等問題。

? ? ? 物聯網技術出現之后，LoRa 技術由于屬于長距離通信技術，提供了一個解 決上述問題的方案；LoRa 信號具有穿透能力強，傳輸距離遠的特點，在空曠環 境下可以傳輸超過 10KM，在工業現場復雜環境下也可以提供較強的覆蓋能力。

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? ? ? 另外，針對多廠檢測的問題，我們可以使用 LTE DTU 或者 LoRa 網關，結合 4G 網絡遠程監控多地設備。

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? ? ? 方案優勢：

? ? ? 1）所有采集數據能夠及時上報，便于監控管理，提高企業生產管理效率。

? ? ? 2）排除人為因素，確保采集數據的準確性；

? ? ? 3）由于采集時間統一，便于平衡分析及生產調度；

? ? ? 4）無需布線，或減少布線數量，減少系統建設成本；

? ? ? 5）無需人工采集，節省了人力資源；

? ? ? 6）利用系統資源，節省了運行費用。

? ? ? 2.PLC 無線監控

? ? ? PLC 在工控行業應用已經很普遍了，PLC 的穩定實用受到了大家的歡迎，隨著 PLC 現場應用的迅速增加，PLC 的管理和使用也帶來了新的挑戰：

? ? ? 產線擴大，新的 PLC 設備入網部署成本高；

? ? ? 項目跨區域，無法通過傳統的通信方式進行現場 PLC 監控；

? ? ? 項目需求產生變化，無法及時便捷的對 PLC 進行遠程統一修改運行參數和升 級程序。

? ? ? 傳統的 PLC 通信方式一般采用 RS485、以太網通信，但工控現場很多地方無 法具備布線的調節，且布線成本高易受惡劣天氣的影響，以無線方式來取代現有 的通信方式，從根本上解決了此類問題。

? ? ? 本地無線化通訊：

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? ? ? 使用高速 DTU，采用 2.4GHz 無線連接方案，全雙工通訊，支持高速波特率 透傳，最遠 2 公路的通訊距離，即插即用，簡單部署，特別適合老舊設備和工廠 的智能化改造。

? ? ? 遠程通訊：

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? ? ? 前端：PLC 通過 RS485 或者網線與無線通信設備或者串口服務器相連，從而 實現了與互聯網對接的目的。

? ? ? 通信：通過運營商網絡或者以太網與互聯網中的 PLC 監控管理中心進行對 接。

? ? ? 后臺：現有 PLC 監控平臺無需改動升級，通過虛擬串口或者網絡直接和現場 PLC 進行互通，實現 PLC 的統一監控管理效果。

? ? ? 方案優勢：

? ? ? 1）PLC 設備的部署更加方便，即插即用，不需有線連接

? ? ? 2）突破了空間限制，只要有無線網絡的地方就能對 PLC 進行監控

? ? ? 3）隨時跟進項目需求對 PLC 工作參數進行修改和對程序進行遠程升級

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? ? ? 3.安全節能用電

? ? ? 用電已經涉及到生產生活的方方面面，機器運轉、機房運行、園區照明都離 不開電，設備耗電多少、用電高峰時間、用電是否安全也和工廠生產息息相關。

? ? ? 目前，很多工廠的用電有很多隱患： 電路隱患，線路老化，漏電、短路、超 負荷、接觸不良等電氣問題可能會引發火災；用電浪費：設備空轉、照明區域無 法獨立控制，設備無法智能下電；管控不便，傳統設備不智能，無法遠程巡檢或 控制；缺少綜合管理平臺，更無法聯動；效率低下：人工巡檢容易出現排查疏忽， 增加電路隱患。

? ? ? 為了提升用電的安全性和規范性、降低智能工廠的綜合能耗，提高勞動生產 率，特別是對于高能耗的工廠，進行能源管理是非常有必要的。

? ? ? 建設方案：

? ? ? 1）采用具備電氣火災檢測功能電源模組（能夠檢測溫度、電流、電壓、剩 余電流、過載、短路、缺相），取代現有的由現場搭建自行攜帶電箱接駁電箱的 模式

? ? ? 2）采集能耗監測點（變配電、照明、空調、電梯、給排水、熱水機組和重 點設備）的能耗和運行信息，形成能耗的分類、分項、分區域統計分析，可以對 能源進行統一調度、優化能源介質平衡，達到優化使用能源的目的。

? ? ? 3）用電設備供電可控化，采用 RTU 設備將用電設備區域小型化、獨立化， 可根據需求自動開啟和斷開供電。

? ? ? 集采部署舉例：

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? ? ? 無線遠程照明集控部署舉例：?

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? ? ? 方案優勢：

? ? ? 1）實現設備自動化管控，防止出現設備忘記關的現象

? ? ? 2）采集到的電量統計，形成用電量的精細化數據，指導節能規劃,形成科學 的用電規律分析

? ? ? 3）集中管控，用電情況一步了然，遠程運維，操作便捷 4. 處理高效化，當用電設備出現短路、打火等情況導致電氣火災，將會急 速斷電，并發出警報

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? ? ? 4.無線 SCADA

? ? ? 無線 SCADA 體系即監視操控與數據收集體系，是以計算機為根底的監測操控 與調度辦理自動化體系，能完結長途數據收集、設備操控、測量、參數調理以及 信號報警等各項功用。

? ? ? SCADA 體系選用無線傳輸方法完結整個體系的數據收集和傳輸，運用的設 備為無線 DTU。無線傳輸一般選用主從應對方法，主站利用無線網絡下達命令， 從站接收到命令后，履行相應操作，發生回應?；貞烧J為數據，也可認為體系 信息。

? ? ? 無線 SCADA 體系適用于定點、定向、長距離、小容量數據傳輸，在石油、 天然氣、電力配給、自來水和污水處理體系、河流監測和環境檢測、市政工程操 控體系等范疇的 SCADA 體系得到了廣泛應用。其產品具有抗干擾能力強、接收 靈敏度高、傳輸速度快等特點。

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? ? ? 無線 SCADA 體系具有無線數據銜接的優越性，無線體系安裝簡便，維護成 本低，有許多地方有線鏈路不行行時無線鏈路可行。

? ? ? 方案優勢：

? ? ? 1）抗干擾：得益于 LoRa 擴頻調制解調技術優異的抗干擾性能、FEC 前向糾 錯技術，及 433MHZ 頻段，相比 2.4G 的 zigbee 和 wifi 等無線技術，特別適合工廠生產車間復雜的金屬設備環境。

? ? ? 2）免布線：采用 LoRa 無線技術，無需布線，安裝即可使用，省去現場施工 人工成本。

? ? ? 3）靈活性：根據工廠現場環境，網關可選擇通過 RJ45、WIFI、4G 網絡，甚 至是 RS232\RS485 串口連接到服務器。 應用場合： ◆水利水文監測、大氣環境監測體系 ◆城市自來水、污水處理、煤氣工程 ◆電力調度、配網自動化、負荷操控 ◆石油天然氣生產、分配輸送 ◆鐵路信號、應急通信體系

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? ? ? 方案設備

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• 分類：工業物聯網
• 作者：
• 來源：
• 發布時間：2022-06-21
• 訪問量：2592