虹科方案 | 虹科工业树莓派结合CODESYS轻松解决IIOT面临的三大难题

一、IIoT面临的三大难题

IIoT即工业物联网,其目的简单来说就是将各种各样的设备数据收集起来进行监视控制,并可以将数据共享给其它系统,从而实现“物”的联网。

在这个过程中,通常可以涉及到三个部分:

首先是工业现场设备的对接,即所谓的OT网络。在传统的OT网络中,PLC作为逻辑控制器对现场的执行设备状态进行监视控制,保证所有设备协同有序运行,各类传感器收集状态数据并反馈,HMI/SCADA系统监视整个工厂的运行状态。由于各自动化设备厂家各自推行不同的通信协议标准,以PLC为核心组成的工业通信网络也有可能采用不同的通信协议,通信协议的繁杂也是工业物联网要面临的一个重要挑战。

第二部分就是数据的共享,即IT网络的对接。在IT技术工程师来说,可能会更加熟悉诸如数据库、高级语言编程、网络通信等等技术。这与OT网络所涉及到的技术是截然不同的。工业物联网要在实现能够兼容OT网络的前提下,也能使用各种IT技术进行数据的对接。所以对于工业物联网来说,为实现更好的互联,IT与OT的融合是必须要经历的一个过程。

第三部分就是边缘数据分析。从现场来的原始数据往往并不是我们真正想要的数据,我们真正需要的是发掘数据背后的价值,这就涉及到对原始数据的处理。当然,可以直接将原始数据发送到云端/服务器进行数据处理,但这往往会带来效率问题和网络带宽压力。如果能够直接在边缘处就将采集到的原始数据进行处理也许是一种更好的实现方式。

其实,虹科提供的工业树莓派RevPi结合CODESYS就能很好应对以上提到的IIoT面临的三个问题。

二、虹科方案

RevPi脱身于树莓派,这就使得它对于IT技术的实现拥有得天独厚的优势。

首先从操作系统来说,RevPi继承了树莓派的Raspbian系统,这也就意味着Raspbian带有的35000多个软件包或预编译软件已然成为RevPi强大的动力支持,用户可以在其上进行高自由度的开发。

另外树莓派活跃的社区支持也是RevPi的一大助力。基本的高级编程语言支持(Python、Java、C、C++)以及预装的Node-RED环境都为RevPi开辟了更多可能型。

RevPi定位是应用在工业领域中的,为适应恶劣的工业环境和严格的要求,RevPi做出了以下改变:

  • 基于树莓派计算模块CM3/3+开发,进行工业级封装和测试

  • 给Raspbian系统添加RT(real time)实时补丁

  • 放弃不稳定的GPIO接口,开发模块化的DIO/AIO模块

  • 精简接口,只保留更加常用的外部接口

  • 现场总线支持(Modbus虚拟主从站、EtherCAT、PROFINET、CANopen等扩展网关模块)

*关于更详细的扩展网关模块协议支持列表,请咨询虹科

虽然RevPi系列产品以支持绝大部分常用的工业以太网/现场总线,但扩展网关模块以从站模块为主,而用户的往往需要主站功能进行控制,比如利用CANopen主站功能进行伺服控制或者EtherCAT进行运动控制。

如果只是利用RevPi本身实现的话,开发难度是比较高的,这可能需要用户从零开始构建应用程序,但CODESYS的引入解决了这个问题。

CODESYS软件本身就是支持多种工业以太网/现场总线协议主站实现的,在CODESYS的编程环境下无需进行繁杂的协议通信程序的开发,只需在CODESYS IDE中进行简单配置即可。当然,CODESYS能为RevPi带来的除了这些还有以下:

  • 支持IEC 61131-3标准下的全部语言(SFC、LD、FDB、ST、IL、CFC),这对于OT工程师来说更为友好

  • 可视化界面开发平台,便于远程监控

  • 工业级实时操作系统内核,将任何移植CODESYS Runtime的设备转变为符合IEC 61131-3标准的工业控制

  • 运动控制库,这也是CODESYS的一个突出优势

  • 现场总线协议栈,CODESYS提供多种现场总线的支持,如Profibus、Profinet、EtherCAT、CANopen、Modbus等

  • OPC UA支持

  • ……

可以看到,CODESYS完善的功能不仅仅弥补了RevPi在面向OT网络时的弱势,也进一步赋予了RevPi强大的控制功能,而这一切都使得RevPi成为一款更好的IIoT边缘智能设备。

*在RevPi上使用CODESYS需要额外购买授权许可

*虹科提供的网关/HMI产品也支持使用CODESYS实现主站、运动控制及多协议支持功能,如需要相关资料可联系虹科人员。