【本文关键词：工业智能网关 智能制造 边缘计算 物联网 远程网关 物联网网关 MODBUS网关 传感器 PLC SCADA 工业物联网 工业数据采集 工业大数据】

 

如何做到工业数据采集，有效提升生产效率与品质

 

导读

工业大数据是未来工业在市场竞争中发挥优势的关键，实现中国制造2025，需要工业生产的高度自动化，而不论智能制造发展到何种程度，数据采集都是工业生产中基本的条件。工业数据采集是智能制造和工业物联网的基础和先决条件，后续的数据分析处理依赖于前端的感知。然而有多少工业制造企业的转型卡在数据采集这第一步呢？

自动化工厂数据采集架构图

什么是工业数据采集呢？

数据采集(DAQ)，是指通过适合的接口和协议，从传感器和其他待测设备中采集非电量或者电量信号，送到上位机或云端中进行分析、处理。

工业采集的数据种类多样，行业、场景、应用的不同，所采集的数据也有区别。工业自动化方面，一般采集的数据分为几类：

1）传感器数据

在传感器技术飞速发展的今天，包括光电、温度、气体、压力、磁感、电流、湿度等不同类别的工业传感器在现场得到了大量应用，该类数据的特点是每条数据内容很少，但是采集频率极高。

2）PLC数据

通过设备PLC内置的通信接口，结合其通讯协议，实现对设备状态采集。

3）视频或图像处理数据

工业现场装有视频监控设备，会产生大量的视频数据。还有，图像设备拍摄的图片（如，巡检员用手持设备拍摄工业环境、人员信息图片）之类的。

4）其他数据

如RFID数据、遥感遥测信息、三维高程信息等，用于质量管理与追溯。

 

采集工业数据的方法有哪些呢？

第一种，硬采。各个大厂的制造设备如机床、空压机等，其设备内部极其封闭，要实现自动化，便需要厂家开放接口，但贵啊，所以通过安装传感器在其设备内部采集其侧面数据（如机床的传送带安装接近开关，用于工件计数），这些数据也叫直接I/O信号，典型如开关、压力、电流、红外、PT100等。这些数据都是工业设备直接硬接线的方式将I/O信号接入到远程I/O模块，这些模块需要具备各种接口，如开关量输入输出，模拟量输入输出等。钡铼技术MxxE系列I/O模块，支持采集现场的I/O信号，通过RS485或者以太网将数据传给上位机或者云平台。

第二种，软采。在采集数据同为工业通信协议类型的情况下，需要借助工业网关将数据采集上来之后转换成某一种云平台通信协议，上传到本地或云端的各种云平台或系统。

比如钡铼技术BL110多协议转换网关。其主要特点

1）南向采集协议：各种PLC协议、Modbus RTU Master、Modbus TCP Master、DL/T645、IEC101、IEC104、BACnet IP、BACnet MS/TP等协议；

2）北向上传协议：Modbus TCP、MQTT、OPC UA、BACnet IP、华为云IoT、阿里云 IoT、AWS IoT、ThingsBoard、钡铼云等协议；

3）可以连接不同类型的设备，如传感器、PLC、工业控制设备、仪器仪表等，实时采集现场数据，并实现加密上传及断网补传功能。

4）具有网口、串口、CAN接口，支持网口、串口同时采集100个设备，4000个变量采集。

5）内置主流云平台数据模板，一键连接华为云、阿里云、AWS云、Thingsboard、ignition等，支持本地、云端9个云平台同时在线。

 

工业数据采集的难点

数据采集很简单嘛，无非是根据工业现场情况选择合适的采集方式即可。但其实不然，在工业领域早已出现了Modbus、Profinet 、Ethernet IP等各类通信协议，而各个自动化生产集成商还会自己开发各种私有的工业协议，导致工业设备的通信协议种类繁多，并且相互之间不兼容。

另外，在工业IT层物联网云平台等平台支持的是MQTT等协议，和现场OT层协议并不同。协议的不一致性使得整个生产制造系统难以实现OT和IT的融合。因此，建立一条稳定准确的数据传输通道，尤为关键。

下面介绍了PLC网关数据采集上云步骤：

1 数据接入

首先，通过各种I/O设备对数据进行采集，上传至PLC网关。

2 协议转换

数据传输关键在于协议转换。PLC类型不同，协议亦不同，通信协议就像语言一样，如果缺少翻译，肯定会无法理解。因此，只有对PLC进行协议解析，才能获取其内部的数据，做到数据上云。为了能够方便用户的操作配置，我们的网关内置了多种PLC通讯协议，用户无需编程只需简单操作就可实现PLC的数据采集读取。

3 边缘计算

网关通过访问PLC内部寄存器地址，通过点位表可以获取PLC的各类数据点，向云端上传底层设备状态 。对于一些自动化场景，可能需要特定数据或超限告警联动，这时就需要边缘计算网关，获取到准确有效的数据，也能提升现场想要速度，缓解云端上位机的处理压力。

4 数据上云

采用目前主流的数传方式4G/5G/以太网等等传输方式。云端网络通信协议也是多样的，MQTT、Modbus、OPC UA等等都有。PLC网关也可以上传至控制与数采系统，如SCADA、DCS、MES等，根据需求选择合适的平台，保证数据的安全性可靠。

5 数据应用

  通过云端可视化显示，可以实时获取到数控设备、PLC、仪器仪表等设备数据，同时也能联动控制告警。通过边缘计算，缓解云端上位机数据处理压力，实现降本升效的目的。

工业数据采集关于数据的界定是非常广义的，其具体应用还需结合行业深度来理解，本文只是大致介绍一下，关注我，带你了解更多行业干货～

 

结语

 工业数据采集借助工业智能网关实现数据上云，通过云端或上位机就能对工业设备进行远程监控，具有低时延、高可靠、标准化高融合等特点，能给工业制造商来很高的经济利益。钡铼自主研发多种类型工业智能网关产品，支持各种PLC协议，多种I/O信号类型，多种通讯方式，支持多种接口等功能。内置了华为云、阿里云、钡铼云、Thingsboard等云驱动，支持本地加云端的物联网平台9个同时在线。