tag 标签: 工业树莓派

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  • 2023-1-5 14:36
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    一、前言 工业4.0的浪潮下,许多中小型制造业企业渴望通过数字化转型谋求新的发展动力,然而,在转型之路上常常会面临一个问题: 传统数据采集设备数量多、种类杂,不支持比较新颖的现场总线协议或者通信技术 ,最终导致企业难以迈出数字化转型的第一步。那么,有什么方法可以同时接入数量庞大的传统数据采集设备并同时满足不同数据采集设备的通讯需求呢? 传统数据采集设备普遍具有RS232/RS485或以太网接口,支持串口通信、MODBUS RTU协议、MODBUS TCP协议,所以 最基础的解决方案就是通过MODBUS协议把传统设备数据采集上来,然后通过HTTP或MQTT等协议,把数据发送到云平台。 这样子就可以满足不同种类的传统数据采集设备的通讯需求,掌握一个设备,就可以完成整个车间乃至整个工厂的数据上云。 虹科工业树莓派同时满足上述解决方案中的硬件接口和通讯协议要求 ,接下来我们一起来看看具体如何实现该方案。 二、虹科工业树莓派实现方案 本方案中虹科工业树莓派通过MODBUS TCP协议连接多个底层设备的数据,通过HTTP协议将数据发送至OneNET平台。 1. 配置MODBUS TCP主站 为每一个从站设备配置一个虚拟主站,填写相应从站IP地址,并配置寄存器地址及其相应的功能码。 2. 编写程序,获取数据,并上传至OneNET平台 (1) 获取相应寄存器数据 这分别涉及到对设备1和设备2数据的直接读取,对设备3数据的数据处理 (2)配置云平台凭证信息 (3) 上传数据至云平台 完整源码如下: 源码中涉及的getByteOffset()函数和readFromName()函数来自myCtrlLib库文件, 属于虹科自行开发的库文件,有兴趣的可以联系我们。 3. 最终效果 三、总结 基于我们提供的python库,不需要能力非常强大的软件开发工程师,就可以轻便地实现我们代码编写。 除此之外,虹科工业树莓派支持MODBUS RTU和MODBUS TCP,并可以同时扩展30个从站设备,这就表示一个虹科工业树莓派可以同时采集多个传统设备的数据,并将其发送至云平台,在一定程度可以减少成本,以简便的方式帮助企业加速实现数字化转型。程序中包含了简单的MODBUS数据转换,有更高需求的话,可以基于工业树莓派做更复杂的数据处理以及边缘计算。
  • 热度 1
    2022-12-6 09:19
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    一、背景 现如今,能源急缺和环境恶化早已成为全世界人类面临的最大难题。在我国,不断快速发展的经济背后是层出不穷的能源供应困境及自然环境重度污染等问题。节能降耗,绿色环保不再仅仅是一个时代的热门话题,也是实现全人类可持续发展的必经之路。在此背景下, 智慧能源管理系统应运而生,该系统用于管理分散的能源供应,可以根据企业具体情况制定系统的解决方案,更精确、合理地降低企业能耗,从而降低成本、提高效率 。 智慧能源管理系统基本建设包括对水、电、气、冷、热等能源应用情况的管理,以及对现场工作压力、温湿度记录、视觉影像、生物识别技术等主要参数的集中化监测、管理和分散控制。 智慧能源管理系统以地区数据为基本,结合“互联网+大数据”,通过融合多个“能耗单元”,完成实时监控、单耗指标、数据分析、专家评定、能源预测分析等。 二、构建智慧能源管理系统的难点 随着网络化程度的提高与物联网的整合发展,智慧能源管理系统对采用的硬件要求也越来越高。 如何找到一款高标准高性能的硬件成为许多企业推行智慧能源管理系统过程中遇到的首要难题 。 某家能源公司也面临这样的困扰,该公司致力于为市政公用事业、能源供应公司和测量点运营商提供电力产品的IT解决方案。该公司的IT平台ELEMENTS可以为任何规模的分散式能源工厂提供灵活的管理和控制系统。这个IT平台对与其适配的硬件要求较高,需要 集成现场总线、以太网以及数字量/模拟量接口,支持多种电力产品的连接 ,例如光伏系统的逆变器、蓄电设备、数字电表、热电联产厂、电动汽车充电站等。此外,还需 支持通过互联网将数据传输到云端 。一般的数据采集设备难以满足上述要求。在经过长时间的调研后, 该能源公司最终选择了虹科工业树莓派RevPi Compact 。 三、工业树莓派的应用 通过软件开发,该公司将虹科工业树莓派RevPi Compact设计为专属的ElEMENTS网关。ElEMENTS网关通常被安装在配电柜的DIN导轨内,通过Modbus TCP、Modbus RTU、串行接口或IO连接单位内的电力设备,采集对应数据,并通过以太网将数据发送到云平台。 安装虹科工业树莓派RevPi Compact后,能源服务供应商可以便捷地实现数据采集和数据上传的功能,并通过平台上运行的ELEMENTS模块监测和控制所有重要功能。 基于点对点的基础的形成,生产者和消费者之间形成所谓的能源社区并双向受益。 四、总结 工业树莓派RevPi Compact 专门为能源行业设计, 在硬件接口上基本上可以满足工业应用需求,在软件上支持自主开发 ,可以满足各种不同的软件处理需求。当然,除了虹科工业树莓派RevPi Compact之外, 工业树莓派RevPi Core/Connect系列 也同样可以满足该能源公司的需求,并且它们 支持根据需求进行柔性扩展 。
  • 2022-11-15 09:30
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    一、前言 Node-RED是一种编程开发工具,用于以新颖有趣的方式将硬件设备、API和在线服务连接在一起。在应用虹科工业树莓派开发的过程中,可以借助Node-RED实现工业物联网应用,降低开发难度。在过去的文章中,我们简单介绍了虹科工业树莓派关于Node-RED的科普知识。接下来,虹科工业物联网团队将持续为大家讲解如何一步步搭建物联网平台。本文为大家带来第一个应用讲解——实现对工业树莓派的状态监测。 二、 节点和控件介绍&应用 1. 节点 所有的节点均可在节点管理处安装 (1) node-red-dashboard 搭建可视化界面必备节点,其中包含16个控件,都是搭建可视化界面必备控件,采用节点内的控件可以快速搭建监测界面。 (2) node-red-node-email 邮件收发节点,用于紧急情况下邮件通知相应负责人。 (3) node-red-contrib-simpletime 时间节点,用于显示系统时间。 2. 控件 节点内包含很多的控件,本文仅介绍搭建状态监测界面时所用到的控件,如对其他控件有兴趣,可以点击相应控件查看介绍: (1) switch & button控件 switch控件和button控件都是按钮,可作为状态监测开关。两者的区别在于button控件每按一次触发一次,效果上等同于电路应用中的轻触开关,会出现自动复位的效果;switch控件则是每按一次则保持状态,效果上等同于电路应用中的自锁开关。 (2) text控件 该控件用于显示系统时间。 (3) gauge控件 gauge控件的主要功能是作为仪表盘,展示数据。在本次应用中,该控件用于展示数据以及充当指示灯。 (4) chart控件 该控件是图表控件,可作为折线图、柱状图,展示数据变化或数据对比。在本次应用中,该控件用于展示数据变化趋势。 (5) notification控件 notification控件的能操作提醒。在本次应用中,该控件用于界面警报。 (6) email控件 email控件的功能是发送邮件。在本次应用中,该控件用于邮件提醒相关负责人。 (7) simpletime控件 simpletime控件的功能获取时间。在本次应用中,该控件用于获取原始时间,通过函数整合,形成完整的系统时间。 (8) funcition控件 funcition控件用于编写函数,对数据进行处理,输出想要的值。在本次应用中,主要通过简单的语句实现数据处理。 三、搭建步骤 1、 处理器温度监测 (1) 开关设置 下拉“Group”选择添加新的group; (2) 仪表盘设置 根据下图进行修改,其中: Group:需选择与switch控件一样的,保证该控件和switch控件处于同一个界面内; Type:该控件提供四种展示方式,可根据需求选择; Label:设置该控件展示的名称 Units:设置单位; Range:设置该控件的最大值和最小值; 注意:Units和Range会随着Type的选择发生变化。 (3) 变化曲线图设置 Group:需选择与switch控件一样的,保证该控件和switch控件处于同一个界面内; Label:设置该控件展示的名称; Type:该控件提供6种展示方式,可根据需求选择; X-axis:设置横坐标展示的范围; Legend:设置曲线的展示方式; 注意:X-axis和Legend会随着Type的选择发生变化。 (4) 效果 2、 指示灯监测(仿真) (1) 状态仿真设置 下拉“Group”选择添加新的group; 添加三组button控件,Label和Payload按照以下规则设置: 运行正常:5 运行异常:10 待机状态:15 (2) 指示灯设置 Group:需选择与switch控件一样的,保证该控件和switch控件处于同一个界面内; Type:该控件提供4种展示方式,可根据需求选择; Label:设置该控件展示的名称; Range:设置仪表盘的范围; Sectors:设置不同区间的数据展示不同的颜色,“运行正常”对应“绿色”,“运行异常”对应“红色”,“待机状态”对应“橙色”; (3) 弹窗警报设置 notification控件设置 Layout:设置弹窗模式,可以根据需求选择; Default action label:设置弹窗按钮; Topic:设置弹窗主题; Name:设置控件名称; function控件设置 添加以下函数: (4)邮件警报设置(2种方法) 邮件控件设置 需要开启邮箱(接收/发送)的IMAP,获取授权码: To:设置接收邮件的邮箱地址 Useried:设置发送邮件的邮箱地址 Password:填写发送邮件的邮箱对应授权码 名称:设置控件名称 条件判断设置(2种方法) change控件 function控件 (5)效果 3、 系统时间设置 (1) simpletime控件设置 (2) function函数控件设置 (3)效果 4. 最终效果 四、状态检测平台 该平台实现的主要功能如下: (1) 显示系统时间; (2) 实时展示虹科工业树莓派处理器的温度值以及温度变化; (3) “待机状态”、“运行正常”、“运行异常”三个按钮仿真虹科工业树莓派在运行过程中的三个状态。按下“运行正常”按钮,仪表盘展示绿色,并且虹科工业树莓派A1、A2指示灯亮绿灯;按下“待机状态”按钮,仪表盘展示绿色,并且虹科工业树莓派A1、A2指示灯亮橙灯;按下“运行异常”按钮,仪表盘展示红色,并且虹科工业树莓派A1、A2指示灯亮红灯; (4) 消息通知,按下“运行异常”按钮,出现弹窗提醒操作员,并发送邮件提醒相关负责人。
  • 热度 2
    2022-11-8 13:24
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    前言 在石油开采过程中,对油井进行持续的实时监测有助于实现最佳的经济效益和运营绩效。开采石油的泵通常被安放在地表以下数千英尺的位置,所以需要通过复杂的算法来准确控制和诊断井下泵的运行状态。现有的控制算法可以在垂直井的应用中达到很好的效果。但是,不是所有的油井都是垂直井,还有水平井。对于水平井的监测诊断需要一套比监控垂直井设备更复杂、更精确的解决方案。 一、解决方案 某家能源公司发现了这个问题,并改进现有的诊断技术,彻底改变了可用于水平井的诊断技术。利用这项技术,杆式泵送井的井下状况可以在边缘端进行实时计算。此外,还可以计算出液面、泵进气压力、动态杆件应力、泵溢流、产气、齿轮箱扭矩和乳化液产量等参数。 二、 工业树莓派应用情况 这家能源公司对于诊断技术的要求较高: (1)需要用到一个能够实现复杂算法的平台,支持基于高级编程语言进行开发编写 (2)支持云端部署,并对设备群进行定期更新 (3)开发平台必须具有工业适用性、耐温性和可追溯性 传统的PLC无法满足上述需求,因此,能够满足这些复杂需求的虹科工业树莓派RevPi Core 3+模块以及模拟量扩展模块RevPi AIO成为了该公司的首选。 该公司将这两个模块都安装在Edge POC改装箱,集成在VFD或启动柜中,利用工业树莓派中的连接性,快速对变频器、科里奥利计和其他仪器进行编程和诊断,简化了远程油田现场的设置和维护。RevPi AIO扩展模块是这个解决方案的关键因素,其集成24位ADC,可以实现快速且可靠的的数据采样。 基于工业树莓派提供的镜像系统,该公司非常容易地实现软件配置和与云端的连接,每个周期产生的数据都会被发送到云端进行存储和分析。现有的称重传感器、位置传感器、油管和套管压力传感器通过AIO模块与虹科工业树莓派连接,PLC通过Modbus TCP与工业树莓派进行通信,并且工业树莓派可以通过Props软件控制整套控制系统。这种基于虹科工业树莓派设计的解决方案已经为许多生产和运营团队带来了数百万美元的增产,极大地提高了运营效率。 三、 总结 工业树莓派支持根据不同的IO点位需求,通过IO模块扩展的方式实现柔性扩展。除此之外,每一个虹科工业树莓派控制器模块支持连接30个Modbus TCP从站设备,尽可能多地满足应用需求。
  • 热度 3
    2022-10-27 11:48
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    一、 前言 2021年3月11日,十三届全国人大四次会议表决通过了关于国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要的决议。其中,重点提到要推进网络强国建设, 加快建设数字经济、数字社会、数字政府 ,以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革。 对于制造业,要利用数字技术赋能制造业绿色低碳转型 。利用人工智能、大数据和云计算等技术,实时采集运行数据,强化数据分析和价值挖掘,实现精准预测需求、设备远程监测和能耗管理,精细管理工业企业工艺、制造、物流等各个环节,可以 有效降低企业成本,提高企业效率 。在数字化环境下,企业价值创造模式由传统线性向链条式、网络化转变,使得传统企业之间竞合方式趋于生态化、平台化。 二、 离散型制造业数字化转型的难点 顺应时代潮流发展,制造业企业在纷纷进行数字化转型,但是对于离散型制造业来说,其数字化转型没有那么容易实现,面临的困难和挑战会比较多。 与流程型制造业不同,离散型制造业指企业的产品通常会被分解成很多加工任务生产,最后装配而成。 在数字化转型的过程中,首先就要面对因为不连续的加工工序产生的问题 : 1、单机设备自动化软件的结构化和柔性化不足,缺少开放式接口,设备间缺少统一的互联互通标准; 2、数据采集困难,缺少完整的数据集成应用架构; 3、装备和产线自动化软件系统薄弱,软件升级维护困难。 三、 离散性制造业数字化转型方向 针对离散型制造业在数采层面的问题,可以考虑尝试 具备数采能力的边缘计算设备。 边缘计算设备促使边缘计算被广泛地应用在不同行业,它们能够用于完成不同的任务,具体取决于为其配置的软件应用程序或功能。 在制造业中,边缘设备发挥着为车间带来低延迟处理的重要作用,这使得通过数据驱动的策略优化生产变得可行。简而言之,我们可以 使用边缘计算从遗留设备中收集机器数据,并将捕获的数据用于整体设备效率 (OEE) 计算 。 在不改变现有架构的情况下, 接入边缘计算设备可以轻松实现OT端和IT段对接,面向OT端支持数据对接,面向IT端支持数据上云,对接企业系统,这是企业快捷实现数字化转型的方法之一 。 四、 案例解读 接下来通过一个边缘计算设备给大家举例说明,下图是虹科工业树莓派的系统框架图。 虹科工业树莓派的定位为数据采集控制器和边缘计算设备 。数据采集方面,它 支持通过IO模块扩展的方式扩展需要的IO点位,实现柔性扩展 ,包括现在使用的时候可能不需要那么多IO点位,但是后期随着升级转型,需要监测的状态变多,就可以通过添加IO模块的方式实现,不需要更换控制器。其次 支持多种从站网关模块 ,可以作为多种现场总线的从站设备。 支持多种现场总线 , 支持作为多个现场总线主站 ,包括了MODBUS TCP/RTU、EtherCAT、Profinet、CANopen等。还 支持多种辅助工具开发 ,例如CODESYS、Node-red等多种快捷开发工具,快速实现需求功能。 虹科工业树莓派搭载CM4S计算模块,使用Linux系统,开源性强,支持多种方式计算机编程语言 。数据通过IO模块和现场总线协议上传到虹科工业树莓派,在虹科工业树莓派内通过计算机编程语言实现数据过滤、数据处理、数据筛选。对于实时性要求高的控制需求可以在虹科工业树莓派实现,直接反馈信号给执行设备;需要进行监测的数据则可以通过MQTT、OPC UA等协议上传至云平台或对接企业系统,实现系统监测。 基于虹科工业树莓派的特点,这一边缘计算设备能够很好地解决离散型制造业数字化转型过程中的遇到的难点、痛点 ,帮助该类型企业抓住转型机遇,踏上数字化转型之路,不断催生新价值,提高市场竞争力。