• 设备远程运维系统的开发与应用

    作者:华辰智通 发表时间:2020-06-04
     

     设备远程运维系统-HDRS设备云远程综合管理平台的开发与应用

    HDRS设备云远程综合管理平台是湖南华辰智通专门针对PLC等工业控制器的远程综合管理系统。系统以云为基础可以远程随时了解其销售出去的设备运行状态,设备所处位置等实时数据,一旦设备发生故障或者即将发生故障,系统为以短信,邮件等多种方式为用户或最终客户提供相关的报警或预警。能实现设备的远程故障检测、设备定位、设备远程管理、远程监控的功能,还能实现设备运行数据的远程传输以及修改,设备固件上下载等功能。

    硬件部分:

    工业智能网关
    采用新型工业安全通讯网关-HINET工业智能网关。相较于目前普遍使用的DTU/RTU产品,该网关具有接口丰富、环境适应性强、安全可靠等特点;

    目前大多数DTU/RTU采用透传和单一的通讯方式进行数据传输,而HINET智能网关是一个集成多种互联网通讯技术,面向工业领域的设备通讯终端产品。HINET智能网关12年批量进入市场,是国内最早的工业用途安全智能网关之一,也是目前市场占有率前十的工业智能网关。

    HINET智能网关具备双以太网口,双RS232串口,可以接入现场95%以上的设备。其包含的3G、4G、WIFI、有线网络等多种互联网接入方式,可以适应各种网络应用环境,提供随处可得的安全通讯链路。为设备的信息化管理提供高速的数据通道,为整个系统各功能得以实现提供安全可靠的保障和坚实的基础。

    HINET智能网关采用全工业化硬件设计平台,结合先进的软件功能,自带防火墙,自带软硬件看门狗,通讯链路采用128位RSA加密算法,使得企业能够在最小的投资范围内快速建设规模化的工业设备通讯网络,为客户提供包含数据、语音、视频在内的多业务通道。
    设备运维管理系统

    软件部分:

    采用先进的数据采集模式:

    由于目前工控设备厂商都相对比较封闭,各家通讯接口、通讯协议,自控系统均不统一,比如西门子采用PPI/MPI、PROFINET、PROFIBUS/DP等通讯协议,三菱采用CC-LINK等协议,且各家协议都没有多少公开的资料可查,在此之前一般都是采用OPC等中间件来实现不同自控设备的数据采集和汇集。而这种采集方式极大受限于第三方控件,同时数据采集模式必须是主动请求式的,也就是说服务器获取的每条数据都是服务器发送数据请求后得到的,这对服务器负载要求极高。
    数据采集和传输方式

    DTU方式数据采集和传输

    而本项目中依靠HINET智能网关的协议解析能力,在网关内部选择对应的通讯协议,将需要采集的数据点预先设置到网关中,然后依靠网关的协议处理和数据采集能力将采集到的数据定时主动上传到中心服务器,服务器只被动接收网关上传的数据即可,这种方式极大的降低的服务器的通讯负载,为服务器轻量化、大规模设备数据采集、大规模数据并发提供了可靠基础。
    智能网关传输方式

    本系统数据采集和传输方式

    采用先进数据库结构

    传统信息化系统中,使用最多的是关系型数据库,如mysql、Oracle等。但是经过长期现场测试和验证发现,关系型数据库并不适合工业大规模数据实时写入的现场。因此,在本系统中采用了采用关系型数据库结合非关系数据库的方式,因为工业现场数据大多数采用实时自动写入的方式,前端采用非关系数据库可以保证文档数据库的实时性,同时基于非关系数据库支持大量I/O吞吐、支持分布式数据挖掘(云计算数据挖掘)的特性,保证现场实时数据的及时写入,最大程度降低数据丢包风险,同时也保证后期以较低代价实现数据库的分布式布局。经过非关系数据库处理后的历史数据再分类存入关系型数据库,最大程度保证数据的真实性以及架构的稳定性。

    数据处理框架上也是采用ThinkPHP5 +MongoDB +Redis +Workerman等一系列成熟大数据计算框架,提供系统分布式弹性建设的基础能力,保证系统稳定可靠,保证大数据并发和大规模设备及用户接入。
    数据库处理架构
    本系统数据处理架构

    HDRS设备云远程综合管理平台项目实施

    数据采集方面

    截止目前HINET工业智能网关已经进入了第五代产品,稳定性、可靠性得到进一步提升, HINET智能网关作为本系统的底层数据采集端,主要为解决工业设备联网以及设备通讯接口和协议不开放、不统一的难题,方便企业不同地点、不同型号、不同批次的设备统一的通过工业互联网、全网通4G等网络联网接入以及进行数据采集和共享。

    HINET智能网关已在全球数十个国家2000多个现场得到应用,包括亚洲的印度、泰国、越南、印度尼西亚,欧洲的德国、意大利,大洋洲的澳大利亚、新西兰,南美洲的巴西、厄瓜多尔,北美洲的美国、加拿大,非洲的沙特、尼日利亚等。通过HINET VPN OVER P2P的通讯架构为设备建立近乎本地化的操作体验。

    同时,HINET智能网关支持市面上95%以上的PLC的接入,包括西门子、三菱、欧姆龙、施耐德、松下、台达、和利时、汇川、信捷、永宏、海为、海得、AB、ABB等。支持90%以上的PLC的通讯协议解析,包括西门子全系列PLC、欧姆龙、三菱、松下、施耐德、台达、AB等等,支持统一集中采集各型号PLC的数据,为企业建立更加智能化的设备运维服务云平台。
    设备远程运维

    HDRS设备云远程综合管理平台开发内容

    l 设备接入,设备可以在不同的可联网的地点方便的接入平台。
    l 设备参数采集,将控制器通讯协议嵌入现场通讯网关,通过现场工业智能网关将数据进行预处理,然后打包到到云服务器。
    l 设备配置,设定状态值的正常范围,超出范围时即为异常状态、设置异常状态的告警级别、告警时限和告警方式(短信、邮件、系统内告警)。
    l 设备告警,系统检测到设备有异常状态,获取状态的告警级别、告警时限和告警方式发起告警通知。
    l 设备的状态查询和控制,包括对设备的实时和一段时间内的历史状态查询、向设备发送控制命令并返回结果。
    l 设备的程序更新,用户可以远程对设备进行编程和调试。
    l 设备访问权限的控制,可以设定权限以限制用户对设备的访问。
    l 用户登录的安全认证。
    l 设备的安全认证。
    l 提供监控墙、PC、各类移动终端设备形式提供平台访问
    l 能耗或其他关联智能设备集成
    l 多维度报表查询分析、各类图表展示、大数据分析为决策提供参考
    设备管理平台
    建立了产品即服务的新型盈利模式
    自从工业互联网和工业4.0+智能制造被提出以后,产品即服务的理念被广大设备制造商所接受,而本系统即是产品即服务的一个尝试。设备出售给客户后,和客户建立的不再是简单的买卖关系,而是长期持续性服务与被服务的关系,包括为客户建立更加信息化、智能化的设备维护体系,通过数据收集帮助用户提高产量,帮助用户提高能源利用率等等。而这些都是建立在主动获取设备信息后才能得到的。相比传统买卖关系,产品即服务的模式,厂家具有更强的主动性,用户粘性也更大。

    其他设备制造商也可借鉴企业的成功经验,进行产品即服务模式的探索。甚至可给其他设备制造商创造新型的盈利模式。

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