【概要描述】

      背景概述

      智能工厂是在数字化工厂（利用现代数字制造技术和计算机仿真技术对整个 生产过程进行仿真、评估和优化）的基础上，利用物联网技术和监控技术,实现 对工厂人员和设备的信息管理和服务，使得工厂形成万物互联和管理统一，实现 数据信息的互联互通，帮助提高工厂的生产效率和生产过程可控性、降低生产成 本、减少生产线人工干预、优化设备运行状态和节能降耗，将工业制造与物联网 应用结合构建智造生产区。

      目前中国的很多工厂尚未完成数字化建设，很多设备独立运行并不相连，设 备运行状态、生产周期数据无法流动导致形成信息孤岛，无法对数据进行系统的 分析和优化。随着物联网技术的发展，我们可以借助物联网技术实现对人员、机 器、货品、生产环境的互联互通链接和智慧管理，从而有效的降低生产成本、节 能降耗、优化工艺流程。

      根据这一现状，云涌可以推出了用于设备信息采集和数据传输的物联网设 备，其中包含了 LoRa 模组、LoRa DTU、LoRa 网关、高速 DTU；用于数据远 程传输使用的设备，包含以太网串口服务器、LTE DTU；用于设备控制使用的设 备，包含以太网 RTU、RS485 RTU 等；这些终端设备给传感器、检测设备、变 送器、车床、流水产线、智能控制等设备赋予了通讯的能力，纳入到整个智能工 厂管理范畴中，使其与整个系统互联互通，让整个工厂管理和信息查看更加透明、 高效、直观。

      方案介绍

      1.数据采集与控制

      工厂的生产过程会产生大量的数据，它们涉及到产量、产品质量、消耗能耗、 加工精度、设备状态等，我们可以通过传感设备采集到它们；也有一些设备，例如数控机床、风力发电机、工业车辆等，自身就带有大量传感器，并提供集中的 数据接口，我们可以直接加装类似 DTU 的无线数据传输终端；通过传感和传输 技术，我们才能将数据最终提交到控制中心，用于计算和显示。

      由于工业现场会有不同种类不同品牌的工业设备，它们在接口、协议上都会 不统一，再加上一些工业现场电磁干扰严重，空间布局复杂，地理位置偏僻等因 素，给数据采集带来了困扰；为此，我们提供了不同的采集接口，更加贴合现场 设备和环境。

      2.设备组网

      无论是 DCS、FCS、SCADA 系统，都需要工业设备进行组网连接，方便设 备之间的项目通讯，也降低了布线成本；云涌科技结合自身产品推出了有线和无 线两种组网方案：

      1）有线组网

      使用以太网/RS485 RTU 作为采集和传输设备，一方面连接传感/控制设备， 另一方面使用传输线接入到网关/DCS/SCADA； 

      方案优点： 应用范围广，传输速度快，传输稳定性强，通讯接口丰富；结合成本、现场 复杂度、接入设备、可选适合的组网方式和通讯终端；RS485 和以太网任选，也 可交叉共存，级联接入。

      2）无线组网

      基于 LoRa 技术的数字化工厂解决方案采用 LoRa/网关基站进行工厂无线信 号全覆盖，同时在工厂各个数据采集节点安装 LoRa 模块，实现对生产周期的数 据动态全采集，并根据工厂的实际需求实时将相关信息采集传输。

      使用 LoRa DTU/模组作为无线节点，一方面连接传感/控制设备，另一方面使 用无线与网关进行数据交互，最终再由网关进行协议分析处理或者与平台之间的 协议通讯；

      方案优点： 结合项目成本、现场复杂度、接入设备可选适合的组网方式和终端；无线传 输，减少布线，部署便捷，不易受地域环境限制，降低改造成本，不破坏建筑环 境；针对偏远无运营商网络的地方，可以使用无线中继设备将数据转传到有信号 的区域，再进行远程传输；数据局域网传输，保证数据的私密性和安全性。 

      方案应用

      1.设备无线联网

      设备意外故障、设备维护保养、设备运行状态监控一直是工业生产的重点之 一；设备意外故障，不仅造成生产的停滞，而且对设备造成的隐形破坏不可估量。 问题设备检测不及时，没有途径上报到管理者，当故障程度越发严重时，设备不 仅自身无法工作，也会影响整条产线的生产和产品质量。

      传统轮班巡检机制，不但造成工厂人力损耗，而且很多毛病并不能直接发现， 而这些隐患最终或将酿成恶果。随着科技的进步，智能化巡检取代了传统人工， 让设备巡检变得更加高效，但是智能巡检的前提是设备的互联互通，传统工业现 场经常需要实现几百米到几公里的远距离的监测，管理中心与操作现场距离太 远，数据太分散，其信息传输及组网由于受布线限制，经常会出现线路损坏、布线困难不易实施等问题。

      物联网技术出现之后，LoRa 技术由于属于长距离通信技术，提供了一个解 决上述问题的方案；LoRa 信号具有穿透能力强，传输距离远的特点，在空旷环 境下可以传输超过 10KM，在工业现场复杂环境下也可以提供较强的覆盖能力。

      另外，针对多厂检测的问题，我们可以使用 LTE DTU 或者 LoRa 网关，结合 4G 网络远程监控多地设备。

      方案优势：

      1）所有采集数据能够及时上报，便于监控管理，提高企业生产管理效率。

      2）排除人为因素，确保采集数据的准确性；

      3）由于采集时间统一，便于平衡分析及生产调度；

      4）无需布线，或减少布线数量，减少系统建设成本；

      5）无需人工采集，节省了人力资源；

      6）利用系统资源，节省了运行费用。

      2.PLC 无线监控

      PLC 在工控行业应用已经很普遍了，PLC 的稳定实用受到了大家的欢迎，随着 PLC 现场应用的迅速增加，PLC 的管理和使用也带来了新的挑战：

      产线扩大，新的 PLC 设备入网部署成本高；

      项目跨区域，无法通过传统的通信方式进行现场 PLC 监控；

      项目需求产生变化，无法及时便捷的对 PLC 进行远程统一修改运行参数和升 级程序。

      传统的 PLC 通信方式一般采用 RS485、以太网通信，但工控现场很多地方无 法具备布线的调节，且布线成本高易受恶劣天气的影响，以无线方式来取代现有 的通信方式，从根本上解决了此类问题。

      本地无线化通讯：

      使用高速 DTU，采用 2.4GHz 无线连接方案，全双工通讯，支持高速波特率 透传，最远 2 公路的通讯距离，即插即用，简单部署，特别适合老旧设备和工厂 的智能化改造。

      远程通讯：

      前端：PLC 通过 RS485 或者网线与无线通信设备或者串口服务器相连，从而 实现了与互联网对接的目的。

      通信：通过运营商网络或者以太网与互联网中的 PLC 监控管理中心进行对 接。

      后台：现有 PLC 监控平台无需改动升级，通过虚拟串口或者网络直接和现场 PLC 进行互通，实现 PLC 的统一监控管理效果。

      方案优势：

      1）PLC 设备的部署更加方便，即插即用，不需有线连接

      2）突破了空间限制，只要有无线网络的地方就能对 PLC 进行监控

      3）随时跟进项目需求对 PLC 工作参数进行修改和对程序进行远程升级

      3.安全节能用电

      用电已经涉及到生产生活的方方面面，机器运转、机房运行、园区照明都离 不开电，设备耗电多少、用电高峰时间、用电是否安全也和工厂生产息息相关。

      目前，很多工厂的用电有很多隐患： 电路隐患，线路老化，漏电、短路、超 负荷、接触不良等电气问题可能会引发火灾；用电浪费：设备空转、照明区域无 法独立控制，设备无法智能下电；管控不便，传统设备不智能，无法远程巡检或 控制；缺少综合管理平台，更无法联动；效率低下：人工巡检容易出现排查疏忽， 增加电路隐患。

      为了提升用电的安全性和规范性、降低智能工厂的综合能耗，提高劳动生产 率，特别是对于高能耗的工厂，进行能源管理是非常有必要的。

      建设方案：

      1）采用具备电气火灾检测功能电源模组（能够检测温度、电流、电压、剩 余电流、过载、短路、缺相），取代现有的由现场搭建自行携带电箱接驳电箱的 模式

      2）采集能耗监测点（变配电、照明、空调、电梯、给排水、热水机组和重 点设备）的能耗和运行信息，形成能耗的分类、分项、分区域统计分析，可以对 能源进行统一调度、优化能源介质平衡，达到优化使用能源的目的。

      3）用电设备供电可控化，采用 RTU 设备将用电设备区域小型化、独立化， 可根据需求自动开启和断开供电。

      集采部署举例：

      无线远程照明集控部署举例： 

      方案优势：

      1）实现设备自动化管控，防止出现设备忘记关的现象

      2）采集到的电量统计，形成用电量的精细化数据，指导节能规划,形成科学 的用电规律分析

      3）集中管控，用电情况一步了然，远程运维，操作便捷 4. 处理高效化，当用电设备出现短路、打火等情况导致电气火灾，将会急 速断电，并发出警报

      4.无线 SCADA

      无线 SCADA 体系即监视操控与数据收集体系，是以计算机为根底的监测操控 与调度办理自动化体系，能完结长途数据收集、设备操控、测量、参数调理以及 信号报警等各项功用。

      SCADA 体系选用无线传输方法完结整个体系的数据收集和传输，运用的设 备为无线 DTU。无线传输一般选用主从应对方法，主站利用无线网络下达命令， 从站接收到命令后，履行相应操作，发生回应。回应可认为数据，也可认为体系 信息。

      无线 SCADA 体系适用于定点、定向、长距离、小容量数据传输，在石油、 天然气、电力配给、自来水和污水处理体系、河流监测和环境检测、市政工程操 控体系等范畴的 SCADA 体系得到了广泛应用。其产品具有抗干扰能力强、接收 灵敏度高、传输速度快等特点。

      无线 SCADA 体系具有无线数据衔接的优越性，无线体系安装简便，维护成 本低，有许多地方有线链路不行行时无线链路可行。

      方案优势：

      1）抗干扰：得益于 LoRa 扩频调制解调技术优异的抗干扰性能、FEC 前向纠 错技术，及 433MHZ 频段，相比 2.4G 的 zigbee 和 wifi 等无线技术，特别适合工厂生产车间复杂的金属设备环境。

      2）免布线：采用 LoRa 无线技术，无需布线，安装即可使用，省去现场施工 人工成本。

      3）灵活性：根据工厂现场环境，网关可选择通过 RJ45、WIFI、4G 网络，甚 至是 RS232\RS485 串口连接到服务器。 应用场合： ◆水利水文监测、大气环境监测体系 ◆城市自来水、污水处理、煤气工程 ◆电力调度、配网自动化、负荷操控 ◆石油天然气生产、分配输送 ◆铁路信号、应急通信体系

      方案设备

• 分类：工业物联网
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• 发布时间：2022-06-21
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