标签: 工业自动化

前言 在当今竞争激烈的工业市场中，企业对于工业自动化系统的个性化需求日益增长。无论是提升生产效率、优化设备管理，还是实现智能化的生产监控，企业都希望拥有能够精准匹配自身业务流程的定制化解决方案。然而， 传统HMI/网关设备 往往受限于固化的功能设计， 难以满足客户对于高度定制化和快速迭代的需求 。在这种背景下， Docker技术 的出现为企业带来了新的希望。 Docker：赋能工业设备的新技术 Docker作为一种 开源的应用容器引擎 ，以其 强大的隔离性、可移植性和资源高效利用 等优势，已经在软件开发和部署领域取得了巨大成功。它允许开发者将应用程序及其依赖打包成一个独立的容器，从而实现 快速部署、灵活扩展和无缝迁移 。这种容器化技术不仅简化了开发流程，还为开发者提供了更高的开发自由度，使得他们能够更加专注于业务逻辑的实现，而无需担心底层环境的兼容性问题。 HMI / 网关集成Docker的优势 将Docker技术集成到 HMI/网关设备中，意味着企业可以在工业自动化领域享受到与现代软件开发相同的灵活性和高效性。 通过集成Docker，HMI/网关设备不再是一个功能固定的“黑盒子”，而是一个开放的、可扩展的平台。 客户可以根据自身的业务需求，轻松部署第三方应用程序、定制化开发程序、数据库，甚至更复杂的工业物联网应用。这种高度的定制化和开发自由度，不仅能够满足企业多样化的业务需求，还能够显著降低开发成本，缩短项目交付周期，提升企业的市场竞争力。 为了满足客户对定制化功能的追求， 宏集成功将Docker集成到 HMI/网关系列产品 。接下来，我们通过几个案例详细介绍HMI/网关集成Docker的强大功能和优势，展示这一创新技术如何为企业带来前所未有的开发自由度，满足客户的个性化需求，推动工业自动化向智能化、数字化方向发展。 图：SSH访问 HMI 中的Docker 实际案例解析 1.山东某船舶控制系统集成商—eX715 HMI (1) 项目需求 实现 历史数据回访 功能，通过HMI上的软按钮执行SQL查询操作，查看过去2年内某一段时间内的历史数据。 (2) 痛点问题 客户之前是考虑通过处理和分析本地存储的CSV文件来实现这个功能，但是这个过程需要 编写过于复杂的代码 ，而且性能随着本地CSV文件的增大逐渐降低。 (3) 最终方案 基于eX715 HMI强大的硬件性能，我们在eX715 HMI设备上安装Docker，同时创建一个 MySQL数据库容器 。基于eX715 HMI的 MySQL驱动和数据库操作宏指令 ，客户只需要编写INSERT和SELECT语句即可完成历史数据的存储和查询，大大简化功能实现过程。 图：SSH访问 HMI 中部署的MySQL容器 2. 上海某自动化集成商—eXware707M网关 (1) 项目需求 部署客户开发的定制化程序（Python代码），实现 数据的定制化分析 ，然后传输给客户的SCADA系统。 (2) 痛点问题 已有网关操作系统搭建Python运行环境较为复杂和耗时，且随着后续项目数量增加，客户需要反复花费时间， 部署成本 也会随之增加。 (3) 最终方案 基于eXware707M网关集成的Docker技术，客户构建一个 基于Debian Bullseye系统的容器 ，完成Python运行环境搭建，然后将整个容器打包成一个专属image，后续直接复制迁移到其他网关中，不需要重新搭建Python运行环境。 可用型号 为了保证HMI/网关设备以及Docker的稳定运行，我们对HMI/网关设备有相关的最低硬件配置要求。 参数 最低要求 CPU 单核且CPU频率1Ghz以上 RAM 512MB以上 FLASH 4GB以上 Main OS 3.1.x版本: 3.1.22以上, 2.1.x版本: 2.1.23以上, 4.1.x版本: 4.1.355以上 宏集HMI网关当前产品线中可用型号如下： （1）HMI eSMART入门基础系列（eSMART04除外）、eX200高性价比系列、eX700旗舰系列、JSmart700智能系列 （2）网关 eXware系列、MicroEdge Plus、Xedge Slim 总结 HMI/网关集成Docker技术案例的出现，为工业自动化和物联网领域带来了革命性的变化。它不仅解决了传统HMI设备在灵活性、开发成本等方面存在的问题，还为企业提供了更加高效、可靠和智能的生产管理解决方案。 通过集成Docker，HMI/网关设备能够更好地适应企业不断变化的业务需求，支持工业物联网的发展，并推动企业的数字化转型。未来，随着Docker技术的进一步发展和应用的不断拓展，HMI/网关集成Docker将在更多的行业和领域得到广泛应用，为企业创造更大的价值。

在工业自动化领域中，PLC（可编程逻辑控制器）和 DCS（分布式控制系统）是两种最为常见的控制技术。它们凭借着高可靠性、高灵活性与高自动化程度等显著优势，在工业自动化行业中发挥着不可替代的作用，并已被广泛应用于机械臂自动装配、发电机功率调节、石油炼制、化工生产、交通信号控制与地铁轻轨控制等众多工控场景之中。 一种典型的现代工业总线控制系统 而数字隔离器，作为工业自动化领域中低压控制系统与高压设备进行信息传输的“安全桥梁”，其不仅能有效阻断高压电气向低压控制系统的传导路径，保障操作人员与控制系统的安全，还能通过抑制共模噪声与电磁干扰，确保微弱控制信号能在强电场环境中进行准确传输。 数字隔离器，工业自动化的“行业刚需” 现阶段，在工业4.0的发展浪潮下，全球制造业的智能化程度正持续加深，企业生产线上的底层硬件需求亦被加速重塑。通常，工业用电为220V/380V的交流电，而人体的安全电压仅为38V，因此必须对高低压之间的信号传输进行电气隔离。 工业自动化领域中的隔离需求 如上图所示，在工业自动化产线中，PLC/DCS作为工业控制的核心，往往需要实时采集现场传感器的模拟量信号，并通过数字逻辑处理后驱动执行机构。这一过程中，传感器端的微弱电流信号与PLC主控系统的高压供电之间若缺乏隔离，不仅会导致信号串扰，还可能因共模电压引发致命故障。 此外，每个PLC/DCS节点都控制着一个至多个变送器、机械臂、变频器、伺服等设备，而出于UL1577和IEC 61010等安规需要，任何涉及人机交互或高低压混合的场景，都必须通过电气隔离构建安全屏障，因此这些设备同样需要使用数字隔离器进行电气隔离，数字隔离器已然成为了工业控制系统中不可或缺的刚需品。 数字隔离器，为工业控制“保驾护航” 在工业控制系统中，数字隔离器主要通过电容耦合技术，在隔离电气连接的前提下实现数据信号跨电压域传输，既可保护低压控制电路，又能确保高压端动作的精准触发。 而随着工业物联网的深化，未来工厂对实时性、安全性和设备密度的要求将进一步提升，因此高集成、低功耗的数字隔离器势必将与新一代工业控制系统深度融合，为无人化车间、预测性维护等工控场景提供更强大的底层支撑。 例如，华普微基于二十余年Sub-GHz射频芯片技术底蕴与精密制造工艺自主研发的数字隔离器，不仅具有高隔离耐压、高CMTI（共模瞬态抗扰度）、高传输速率、高集成度、低传输延迟与低成本等优势，还采用了独特的“预制芯片”生产方案，最短仅需3天，即可完成从客户下单到产品出货的整套生产交付流程，实现生产流程的优化与加速。 “预制芯片”生产方案示意图 高性能标准数字隔离芯片 ——CMT812X（2通道）、CMT804X（4通道）与CMT826X（6通道）系列产品已通过UL、CSA、CQC等安规认证，电气隔离耐压高达5kVrms，信号速率高达150Mbps，典型传播延迟9ns，CMTI＞±200kV/μS，同时通过创新性的芯片设计和布局，还显著增强了器件的电磁兼容性，可满足系统级ESD（静电放电）、EFT（电快速瞬变脉冲群）、浪涌和辐射方面的合规要求。 高性能隔离接口芯片 ——CMT810X（I2C）、CMT10XX（CAN）与CMT8308X（RS-485）系列产品已通过UL、CSA、CQC等安规认证，电气隔离耐压高达5kVrms，CMTI＞±150kV/μS，且能以低功耗提供高电磁抗扰度和低辐射。 高性能隔离驱动芯片 ——CMT8602X、CMT8603X系列产品已通过UL、CSA、CQC等安规认证，电气隔离耐压高达5kVrms，CMTI＞±150kV/μS，拥有4A峰值拉电流和6A峰值灌电流，可驱动＞2MHz开关频率的功率器件。 从传统制造到智能工厂，从单一设备到万物互联，数字隔离器虽只是其中一个微小的电子元器件，却足以隔绝数千伏特的危险电压，为工业控制“保驾护航”。

在当今竞争激烈的工业环境中，效率和响应速度已成为企业制胜的关键。为了满足这一需求，我们隆重推出 宏集Panorama COOX，这是Panorama Suite中首款集成的制造执行系统（MES）产品 。这一创新产品将Panorama平台升级为全面的工业4.0解决方案， 融合了工业SCADA和MES技术的双重优势 ，帮助企业实现生产效率和运营能力的全面提升。 深度融合SCADA与MES，开启工业新纪元 宏集Panorama COOX的诞生，源于我们对创新和卓越运营的不懈追求。通过战略性收购法国知名MES领域专家Ordinal Software，我们将其旗舰产品COOX的核心技术融入Panorama平台，打造出这款全新的MES产品。COOX凭借其在MES领域的深厚积累，为Panorama COOX注入了强大的生命力。 作为一款先进的MES解决方案， 宏集Panorama COOX专注于实时监控和控制生产流程，通过提供精准、实时的生产状态、设备性能和产品质量信息，优化制造操作 。它采用 模块化和可扩展 的设计理念，首先推出COOX的QPI（质量与绩效指标）功能，后续还将逐步引入PMT（生产管理与可追溯性）功能，持续为企业生产管理赋能。 在首个版本中，宏集Panorama COOX聚焦于优化生产的关键绩效指标（KPI），包括： OEE（设备综合效率） Overall Equipment Effectiveness ， 综合考量设备停机时间、生产速度和产品质量，衡量设备的整体效率，助力企业精准定位生产效率损失点，优化制造流程。 OOE（运营综合效率） Overall Operations Effectiveness，评估整条生产线的综合性能，考虑周期时间、停机时间和废品率，为企业持续改进和战略决策提供有力支持。 TEEP（总有效设备性能） Total Effective Equipment Performance, 专注于单个设备的效率，帮助企业发现瓶颈，优化资源利用。 MTBF（平均无故障时间） Mean Time Between Failures，衡量设备两次故障之间的平均时间，对规划预防性维护、减少生产中断至关重要。 MTTR（平均修复时间） Mean Time To Repair，测量设备故障后平均修复所需时间，有助于优化维护流程，降低停机时间。 无缝融入Panorama Suite，全方位提升生产效能 宏集Panorama COOX与Panorama Suite SCADA平台的深度整合 ，使其在多个方面展现出超越传统MES解决方案的显著优势： 1.一致性和质量标准 宏集Panorama平台的所有产品均遵循相同的网络安全、可扩展性和适应性标准。Panorama COOX享有年度更新，如最新的Panorama Suite 2025，确保持续改进和与其他平台组件的最佳兼容性。 2.独立性与灵活性 尽管完美集成，但宏集Panorama COOX可以独立于Panorama Suite中的其他产品运行。这种灵活性使用户能够根据自身特定需求部署MES，同时享受与其他平台元素的潜在互动。 3.与其他宏集Panorama产品的协同效应 ✔SCADA ：通过与我们的SCADA元素接口，Panorama COOX提供生产操作的实时SCADA监控。操作员可以即时可视化设备性能，并在出现任何偏差时迅速干预。例如，如果某台设备出现故障迹象，SCADA可以立即向操作员发出警报，而Panorama COOX则提供对生产潜在影响的详细数据。 ✔历史数据库 ：Panorama COOX长期收集和分析生产数据。用户可以识别趋势和异常，如增加的停机时间或降低的质量，并根据准确的历史数据采取纠正措施。 ✔通信前端 ：借助我们的通信前端，Panorama COOX可以与各种第三方系统和设备交换信息，确保最大互操作性。例如，Panorama COOX可以从外部传感器接收数据以丰富其分析，或向生产设备发送指令以实时优化流程。 4.适应性和互操作性 为满足不同工业领域的需求，宏集Panorama COOX展现出卓越的适应性。无论是汽车、航空航天、制药还是食品行业，我们的MES解决方案都能适应每个领域的特定需求，确保生产流程的最大优化。 总结 宏集Panorama COOX 代表了 MES 领域的一大进步， 提供了一个集成的、灵活的和可扩展的SCADA和生产流程优化解决方案 。通常被分割为独立工具的这些主题，实际上紧密相连：没有设备的完美运行，生产流程就无法优化。拥有宏集Panorama Suite，您将拥有更智能、更高效生产的坚实基础。

案例概况 在丹麦哥本哈根，西门子工程师们成功完成了一项高安全设施的数据集成项目。他们利用宏集Cogent DataHub软件，将高安全设施内的设备和仪器与远程监控位置连接起来，让技术人员能够在不违反安全规定、不引入未经授权人员的情况下，远程操作所需设备。 突破OPC 服务器的远程连接难题 该项目最初看似是一个常规的 OPC 应用：目标是将高安全性设施中的冷水机（chiller）设备及其 OPC DA 服务器，与远程监控站的两套 SCADA 系统（作为 OPC DA 客户端）连接起来。然而，在实际实施过程中，工程团队遇到了 OPC DA 远程网络连接的问题。由于 OPC DA 依赖 DCOM 进行通信，而 DCOM 配置复杂，且在网络断连后重连速度慢，使得整个系统难以稳定运行。此外，冷水机设备自带的 OPC 服务器表现异常，导致远程连接不可用。 "这个 OPC 服务器存在一些奇怪的问题，" 项目负责人 Carsten Barsballe 说道，"它无法作为服务运行，也无法通过 DCOM 进行远程连接。一旦断连，就无法重新连接。" 为解决这一难题，西门子在冷水机组的 OPC 服务器所在机器上安装了一个宏集Cogent DataHub 实例，并配置为服务运行，使其在系统启动时自动连接。这样一来， 所有 OPC 客户端连接都通过 DataHub 进行，绕开了原 OPC 服务器的局限 。 创新解决 SCADA 远程连接问题 在监控设施中，西门子遇到了另一个潜在的难题：SCADA 系统无法直接连接远程 OPC 服务器，而只能使用本地 OPC 连接。为此， 西门子选择了宏集DataHub 的隧道/镜像（tunnel/mirroring）功能 。他在每台 SCADA 设备上分别安装了一个 DataHub 实例，并通过 DataHub 隧道功能，将它们与冷水机 OPC 服务器所在的 DataHub 进行连接。这样， SCADA 系统可以像访问本地 OPC 服务器一样获取远程数据，从而完成数据链路的搭建。 "SCADA 系统虽然与冷水机设备物理上是分开的，但现在已经实现了实时数据连接，" 负责人解释道，"这样一来，技术人员可以像平时一样进行远程运维，而无需亲自到现场操作。" Cogent DataHub OPC DA Tunneller Cogent DataHub OPC UA Tunneller Cogent DataHub OPC AE Tunneller 远程监控更安全、更高效 这一方案的落地，帮助客户彻底解决了远程监控的难题。 借助宏集Cogent DataHub，所有 SCADA 设备与冷水机的连接都实现了稳定、无缝的数据传输 。更重要的是，现场无需技术人员值守，减少了不必要的出入，确保了高安全性设施的防护。 "现在，我们的工作人员可以在远程监控中心完成所有操作，不必进入高安全区域。" 负责人说道，"这不仅提升了安全性，也让运维效率更高了。" 持续拓展数据集成 随着宏集DataHub软件在该项目中的成功应用，西门子计划将更多数据源接入系统。他们即将整合 UPS（不间断电源）设备的 SNMP 数据，并通过 SNMP-OPC 服务器 将其接入 DataHub。此外，还将新增 多种电表数据的 OPC 服务器，并将所有数据汇总到 SCADA 系统，供运维人员随时访问。 "宏集DataHub软件的运行表现非常稳定，我们经常需要进行种数据集成，而宏集DataHub无疑是正确的选择，" 项目负责人总结道。

应急照明是现代公共建筑及工业建筑的重要安全设施 ，因为即使是简单的停电也往往足以使人们失去方向，带来人群恐慌甚至人身伤害等严重后果。功能完善的应急照明使人们能够在紧急情况下安全离开建筑物，救援人员能够快速到达现场展开工作。 为了有效应对各种突发情况，即使在停电的情况下，应急照明灯也必须不间断地工作。因此，应急照明灯应该 由单独的蓄电池进行供电 ，并且能够在电路发生故障时 自动打开 （待机模式）。 宏集ENYA系列可提供多款欠压监控继电器， 符合VDE 0108-100和VDE 0100-718的标准 ，能够监控开关柜中电源电压的三相。如果三相之一的额定电压低于阈值，宏集监控继电器将在 20ms 内通过内置的接触器打开应急照明。当电压恢复到正常阈值时，则应急照明将会被自动关闭，正常照明开始运行，或通过安装接通延迟的时间继电器来实现在短暂的延迟后打开正常照明。此外，用户还可以在其应用中具有自动复位和测试按钮的紧急灯具测试设备。 HJ-E1YF400V01 HJ-E3YF400VT02 可用于正常照明的故障检测，从而激活应急照明；可显示故障阶段和测试密钥 HJ-E3YF400VE20 0.85 接通延迟， 符合VDE 0108-100和VDE 100-718标准 HJ-E1ZNT 230V 带自动复位和集成测试按钮的安全灯测试装置 宏集ENYA系列监控继电器是一款经济实惠的解决方案，符合VDE 0108-100和VDE 0100-718的标准，它可以在电路发生故障后极短的时间内（20ms）打开应急照明，有效预防恐慌和事故，保障生命财产安全。 除上述产品之外，宏集已推出多款时间继电器、监控继电器等能源高效管理的产品，并且产品目前已广泛应用于 控制技术、工业系统、机械和建筑 中。