某個(gè)周四的下午五點(diǎn)鐘，在一個(gè)建廠四十年的數(shù)控機(jī)床零件廠里，所有員工正兢兢業(yè)業(yè)地制作一批下周將要交付的產(chǎn)品。這是該廠有史以來(lái)最大的一筆訂單，每個(gè)人都盡心盡力，確保以最高質(zhì)量按時(shí)交付所有產(chǎn)品。工廠領(lǐng)班非常清楚，只要這次項(xiàng)目成功，就能進(jìn)一步鞏固工廠在核心客戶中的地位，從而完成甚至超額完成今年的銷售目標(biāo)。毫無(wú)疑問(wèn)，要取得成功，必須保證交付不出半分差錯(cuò)。

然而就在交付前兩周，工廠的部分生產(chǎn)線突然出現(xiàn)故障，打亂了整個(gè)生產(chǎn)計(jì)劃。幸好問(wèn)題得到了及時(shí)解決，項(xiàng)目如期完成?？紤]到之后可能出現(xiàn)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)類似問(wèn)題的情況，這家OT(操作技術(shù))公司的首席執(zhí)行官?zèng)Q定將工廠連接至云端，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廠內(nèi)所有設(shè)備狀態(tài)。這項(xiàng)操作需要將OT網(wǎng)絡(luò)連接至公司的IT(信息技術(shù))網(wǎng)絡(luò)，因此接下來(lái)要考慮的就是尋找IT與OT數(shù)據(jù)連接的最佳方案。

故事內(nèi)容其實(shí)折射出現(xiàn)在很多工廠都有過(guò)的問(wèn)題和困擾。當(dāng)今社會(huì)IT潮流席卷世界各地工廠。尋找合適產(chǎn)品和解決方案將工廠的OT系統(tǒng)輕松連接至IT網(wǎng)絡(luò)也隨之成為IT工程師的當(dāng)務(wù)之急。IT工程師雖然對(duì)用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎T協(xié)議大多十分熟悉，但對(duì)于工廠使用的OT協(xié)議卻所知不多。

本文為您詳細(xì)分析下使用IT網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)遇到的關(guān)鍵問(wèn)題，并向您推薦相關(guān)的產(chǎn)品和解決方案。

OT系統(tǒng)是什么樣的?

在深入了解如何從IT網(wǎng)絡(luò)獲取OT數(shù)據(jù)前，我們先來(lái)認(rèn)識(shí)一下常見(jiàn)OT系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一般情況下，OT系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)組織呈階梯式，由下至上逐層傳遞。OT系統(tǒng)一般分為三個(gè)層次：

?設(shè)備層：包括機(jī)器、傳感器、負(fù)載、儀表和I/O設(shè)備。

?控制層：包括PLC(可編程邏輯控制器)、控制器和SCADA(數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控)軟件。

?信息層：包括MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))和ERP(企業(yè)資源規(guī)劃)應(yīng)用。

獲取傳感器或儀表的讀數(shù)(如電流、電壓、壓強(qiáng)和溫度)后，I/O設(shè)備收集這些原始工程數(shù)據(jù)，并上傳至PLC和控制器。這些數(shù)據(jù)是MES和ERP應(yīng)用做出工廠操作相關(guān)決策的依據(jù)，也被用于進(jìn)一步分析。

OT系統(tǒng)特性

現(xiàn)場(chǎng)采用各種專用且通?；ゲ患嫒莸膮f(xié)議

IT系統(tǒng)對(duì)大多數(shù)人而言并不陌生，它使用通用的元數(shù)據(jù)和文件識(shí)別格式，例如可通過(guò)因特網(wǎng)輕松收發(fā)HTTP報(bào)文。OT系統(tǒng)則完全不同，多年來(lái)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同任務(wù)，已開(kāi)發(fā)出多種采用不同拓?fù)涞膶Ｓ脜f(xié)議。

因此，OT系統(tǒng)開(kāi)放性和可訪問(wèn)性更低，無(wú)法與不支持其專用協(xié)議的設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)連接。在OT系統(tǒng)中整合互不兼容的子系統(tǒng)對(duì)大多數(shù)IT工程師而言都是一大難題。

分布式設(shè)計(jì)

因?yàn)樵S多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都支持多種專用協(xié)議，所以O(shè)T系統(tǒng)一般在分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中運(yùn)作。OT系統(tǒng)是目的指向型系統(tǒng)，支持具體的不同應(yīng)用，要求部署相應(yīng)的設(shè)備和協(xié)議提高效率和精確度。

舉例來(lái)說(shuō)，工廠中使用的PLC和設(shè)備一般通過(guò)EtherNet/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)通訊，計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)器使用的是G-code等專用協(xié)議，許多太陽(yáng)能系統(tǒng)中使用的逆變器則通過(guò)Modbus通訊，而電力和供水系統(tǒng)通常使用DNP3(分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)。IT工程師亟需解決不同協(xié)議對(duì)OT系統(tǒng)各部分設(shè)備造成的通訊隔離問(wèn)題。

數(shù)據(jù)從OT系統(tǒng)傳至云端時(shí)

可能產(chǎn)生的問(wèn)題

考慮到OT系統(tǒng)特性以及局限性，IT專家在將數(shù)據(jù)傳送至云端時(shí)，可能會(huì)遇到哪些問(wèn)題?他們又將如何解決?

對(duì)OT協(xié)議不熟悉

協(xié)議就像我們說(shuō)的語(yǔ)言，只不過(guò)協(xié)議的使用方是設(shè)備。IT工程師如果無(wú)法正確解讀遇到的各類OT協(xié)議，就無(wú)法分析數(shù)據(jù)，更不可能將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有用信息。

解決方案

將OT協(xié)議納入IT協(xié)議網(wǎng)關(guān)

為橋接OT、IT兩大系統(tǒng)，方便數(shù)據(jù)傳輸，我們使用協(xié)議網(wǎng)關(guān)將OT協(xié)議轉(zhuǎn)換為IT協(xié)議。但在實(shí)際過(guò)程中，我們可能要為不同OT協(xié)議安裝不同網(wǎng)關(guān)，這將增加成本，花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試和配置網(wǎng)關(guān)。此外，配置的設(shè)備越多，就越容易遇到兼容性等問(wèn)題。

IT工程師不擅長(zhǎng)在OT設(shè)備上編程

如上所述，OT設(shè)備僅能滿足特定操作需求，其僅有的幾項(xiàng)功能，無(wú)法滿足用戶在實(shí)施定制方案時(shí)對(duì)單一設(shè)備的多功能需求。除此之外，大多數(shù)OT產(chǎn)品并不支持IT工程師習(xí)慣使用的編程語(yǔ)言。雖然PLC支持梯形邏輯，但梯形邏輯僅適用于OT現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

解決方案

尋找符合IT工程師需求的設(shè)備

為解決實(shí)施過(guò)程中的種種難題，我們常將嵌入式計(jì)算機(jī)置入系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，作為連通OT和IT的網(wǎng)關(guān)使用，或作為數(shù)據(jù)采集器，從I/O設(shè)備中收集信息。這些嵌入式計(jì)算機(jī)還能為軟件進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和編程提供環(huán)境。

此外，市面上已經(jīng)出現(xiàn)了一些支持IT協(xié)議(例如RESTfulAPI)的I/O設(shè)備。同其他方案相比，以上解決方案對(duì)IT工程師更友好。

Moxa可幫助您

將OT數(shù)據(jù)部署至IT云端

現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解了幾乎所有的OT系統(tǒng)以及系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都主要通過(guò)專用協(xié)議進(jìn)行通訊。IT工程師通常對(duì)OT系統(tǒng)一無(wú)所知。對(duì)此，市場(chǎng)上是否已開(kāi)發(fā)出相應(yīng)設(shè)備滿足他們的需求?

Moxa解決方案

Moxa的遠(yuǎn)程I/O和智能遠(yuǎn)程I/O設(shè)備足以滿足OT工程師的需求，可支持能用于OT應(yīng)用的IT協(xié)議。例如，模塊化遠(yuǎn)程I/O(ioThinx4510系列)和獨(dú)立遠(yuǎn)程I/O(ioLogikE1200/E2200/2500系列)均以IT專家的最佳實(shí)踐為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而成。

使用MoxaOT-IT解決方案，您將無(wú)需購(gòu)買額外網(wǎng)關(guān)。Moxa解決方案為用戶編程提供友好環(huán)境，讓工程師擁有更多靈活性。具體請(qǐng)看以下兩方面：

內(nèi)置IT協(xié)議

可省去購(gòu)買額外協(xié)議網(wǎng)關(guān)的成本

Moxa的ioThinx和ioLogik系列產(chǎn)品都內(nèi)嵌多種協(xié)議，包括RESTfulAPI和SNMPTrap等IT協(xié)議。用戶無(wú)論是想使用網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(NMS)來(lái)管理整個(gè)系統(tǒng)，還是通過(guò)收發(fā)RESTfulAPI請(qǐng)求來(lái)獲取/更改值和狀態(tài)，亦或是使用預(yù)定義指令進(jìn)行自定義開(kāi)發(fā)，以上操作都可以通過(guò)單個(gè)I/O設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

?RESTfulAPI：大量框架、驅(qū)動(dòng)程序等資源都以HTTP協(xié)議為基礎(chǔ)，因此RESTfulAPI適用于跨應(yīng)用、跨設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。RESTfulAPI為網(wǎng)絡(luò)連接帶來(lái)高度可訪問(wèn)性和便捷度，已成為IIoT設(shè)備與云端通訊的最佳協(xié)議之一。

?SNMPTrap：MoxaioLogik系列支持SNMPv1/v2c，讓用戶可以使用SNMP網(wǎng)絡(luò)管理軟件監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和I/O設(shè)備。此外還可使用SNMPTrap發(fā)送包含日期、時(shí)間、服務(wù)器名稱、MAC、IP地址以及其他參數(shù)的用戶自定義消息，用于樓宇自動(dòng)化和電信應(yīng)用。

?MXIOLibrary：Moxa的MXIOlibrary支持WinCE、Linux、C++、VB/VC和.NET開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在MXIOlibrary的支持下，您可使用高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，通過(guò)以太網(wǎng)或RS-485網(wǎng)絡(luò)輕松管理I/O設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸。Linux程序員還可輕松開(kāi)發(fā)自定義應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)主機(jī)和整個(gè)ioLogik系列產(chǎn)品間的透明通信。

Moxa專利Click&Go技術(shù)

助您快速配置控制邏輯，記錄數(shù)據(jù)

MoxaioLogikE2200和ioLogik2500系列均為智能I/O，專為使用以太網(wǎng)和無(wú)線接口的智能監(jiān)控應(yīng)用設(shè)計(jì)。ioLogikE2200和2500系列內(nèi)置Click&Go智能控制功能，無(wú)需使用計(jì)算機(jī)，即可輕松設(shè)定輸出和輸入響應(yīng)條件。通過(guò)Click&Go智能功能，ioLogikE2200和ioLogik2500系列產(chǎn)品可按照用戶具體設(shè)定，自動(dòng)報(bào)告I/O事件，通過(guò)簡(jiǎn)單的If-Then-Else控制邏輯定義行動(dòng)觸發(fā)條件。

例如可觸發(fā)TCP/UDP動(dòng)態(tài)消息傳遞。您可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)消息服務(wù)器IP地址，接收Click&Go邏輯發(fā)送的已生成事件消息。一旦完成設(shè)定，Click&Go邏輯將向所有地址發(fā)送動(dòng)態(tài)消息。內(nèi)容格式包括ASCII、UNICODE和HEX，您可根據(jù)不同應(yīng)用程序具體情況進(jìn)行選擇。

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