工業(yè)網絡互聯與數據采集驗證示范平臺

1、工業(yè)網絡互聯與數據采集驗證示范平臺驗證示范平臺名稱工業(yè)網絡互聯與數據采集驗證示范平臺。驗證示范平臺目標和概述工業(yè)網絡互聯與數據采集驗證示范平臺旨在驗證工業(yè)設備智慧互聯、適配多種工業(yè)設備PLC 接口的工業(yè)數據采集、工業(yè)數據分析應用場景與技術方案。包括：工業(yè)網絡互聯：建設符合工業(yè)標準的車間網絡，將智能工廠的設備聯網工業(yè)數據采集：適配各種 PLC 及數控機床，采集設備數據工業(yè)數據分析：實現設備的預測性維護分析，設備效率分析及產品過程質量分析等預期成果商業(yè)價值工業(yè)網絡互聯與數據采集驗證示范平臺目的是提供一個可復制的工業(yè)設備智慧互聯、工業(yè)數據采集與數據分析應用方案。此驗證示范平臺能將智能工廠的各種智能設

2、備聯網，適配各種PLC 及數控機床，實現設備數據采集和設備預測性維護分析，將提高生產效率和產品質量。此驗證示范平臺也可以應用到其他智能工廠應用案例。經濟效益驗證示范平臺的經濟效益包括：有效提高產線生產效率有效提高產品合格率，減少整體生產成本降低設備故障停機時間，提高資源的利用率社會價值本驗證示范平臺的主要優(yōu)點是通過引入工業(yè)網絡互聯與工廠設備數據采集技術到傳統(tǒng)的制造業(yè)工廠環(huán)境中，可以優(yōu)化生產流程、降低生產故障并提升生產效率。驗證示范平臺技術可行性驗證示范平臺總體架構本驗證示范平臺系統(tǒng)架構如圖 1 所示。驗證示范平臺首先對工廠車間生產線的所有設備， 通過工業(yè) PON 網絡進行網絡互聯，然后對設備進

3、行工業(yè)數據采集，并傳輸到控制中心；并在控制中心對工廠設備運行狀態(tài)進行展示和預測分析。驗證示范平臺中要使用的特定組件將在本節(jié)中進行介紹。圖 1 驗證示范平臺總體架構物理平臺1、工業(yè) PON 網絡：工業(yè) PON 網絡系統(tǒng)立足于構筑新一代智能通訊網，是在對傳統(tǒng)工業(yè)交換機系統(tǒng)研究基礎之上，結合尖端的無源光網絡通訊技術的發(fā)展，創(chuàng)新出的一套安全、可靠、融合、先進的工業(yè)網絡綜合解決方案。工業(yè) PON 網絡技術由匯聚設備 OLT、無源分光器、PON 接入設備 ONU組成，可以提供多種工業(yè)接口，適應各種工業(yè)設備智能信息傳送及各種專用接入系統(tǒng)應用場合的要求。工業(yè) PON 網絡具有以下優(yōu)點：PON 通過無源器件組網

4、，不受電磁干擾和雷電影響；采用自愈環(huán)形網絡支持并聯型，切換時間短、抵抗失效能力強；點到多點傳輸架構，終端并行接入， 部署靈活；僅需單根光纖線傳輸，最遠覆蓋 30 公里范圍；多業(yè)務承載，支持數據、視頻、語音、時間同步等多種業(yè)務；高安全性，PON 網絡設置 ONU 安全注冊機制，下行數據傳送天然加密，上行數據傳送時分機制隔離。2、工業(yè)數據采集網關：工業(yè)現場設備種類繁多，通信接口的多樣化的問題越來越突出，工業(yè)數據采集網關作為不 同接口及通訊協(xié)議的設備之間進行通訊的橋梁，可以在不同的工業(yè)接口與通訊協(xié)議之間做轉換， 是對不同設備進行數據采集的有效手段。工業(yè)數據采集網關通過工業(yè) PC 或專業(yè)芯片， 集成各

5、種主流的工業(yè)協(xié)議（ 如： Profibus/Profinet、Modbus、OPC DA/UA 等），適配不同廠商設備的接口，實現通信協(xié)議的解析與轉換。同時支持邊緣計算能力，實現數據的分布式計算分析，形成本地的實時優(yōu)化決策。軟件平臺本驗證示范平臺通過工業(yè) PON 網絡與工業(yè)數據采集網關從智能設備控制器及其上位系統(tǒng)采集以設備狀態(tài)信息、工藝過程數據、產品質量檢驗數據。軟件平臺主要功能包括：1） 設備運行監(jiān)視動態(tài)顯示生產線分布結構及各工段運行狀態(tài)；實時顯示當前狀態(tài)下的生產、質量、設備、供應等文字圖標信息；動態(tài)提示系統(tǒng)故障信息；顯示各種報表、圖標及趨勢分析。2) 設備效率分析停機原因分析，通過故障信號

6、采集了解影響設備停機的主要故障因素，形成設備故障原因分析報告；生產性能分析，通過給定時間內設備額定產能和實際產能對比，了解生產力損失原因；缺陷分析，通過統(tǒng)計不合格品的數量和分類，可以提供有針對性的改進方案；設備 OEE 統(tǒng)計，跟蹤和鑒定潛在的問題及根源，定位瓶頸設備，提高車間產能；設備預防性維護，采集設備的加工次數和時間，跟額定目標對比，提前通知用戶維護或更換，避免影響車間生產。分布式配置接口平臺的每個應用接口之間的數據通信將通過 Web Service 接口解決。軟件開發(fā)和環(huán)境模擬軟件開發(fā)使用JAVA 開發(fā)環(huán)境和Windows 操作系統(tǒng)。環(huán)境模擬采用小范圍試點方式，在試點車間選取典型生產線和

7、生產設備，進行解決方案驗證。和 AII 技術及測試臺的關系AII 總體架構如前面“驗證示范平臺技術可行性”部分所述，本驗證示范平臺總體架構如圖 1 所示，架構模式與 AII 工業(yè)互聯網體系架構對應。更詳細的架構文檔將在實施階段輸出。AII 安全安全是 AII 參考架構中必不可少的部分。本驗證示范平臺安全體系主要包括網絡安全、數據安全和系統(tǒng)安全等內容。驗證示范平臺安全所采用的協(xié)議和政策，如網絡訪問、數據傳輸、加密和解密、認證、權限控制與授權以及 IP 安全將遵循相關標準。驗證示范平臺開發(fā)過程中，安全框架中驗證示范平臺安全機制的采用和開發(fā)將會被記錄形成文檔，這也是可交付成果的一部分，并會在驗證示范

8、平臺整個生命周期中持續(xù)更新。詳細清單工業(yè) PON 網絡：ONU硬件設備， PON 使用單光纖連接到 OLT，然后 OLT 連接到 ONU。ONU 提供數據、IPTV（即交互式網絡電視），語音等業(yè)務。支持 RS232，RS485，以太網，光口等接口。 OLT硬件設備，用于連接光纖干線的終端設備。OLT 設備是重要的局端設備，可以與前端（匯聚層）交換機用網線相連，轉化成光信號，用單根光纖與用戶端的分光器互聯，并可實現對用戶端設備 ONU 的控制、管理、測距。ODN硬件設備，光纖以及無源分光器。工業(yè)數據采集網關：軟件+硬件設備，智能設備。支持 Profibus/Profinet、Modbus、OPC

9、 DA/UA 等通用工業(yè)協(xié)議?，F場設備運行監(jiān)視：軟件設備，智能設備。支持 OPC DA/UA 等協(xié)議?，F場大數據分析：軟件設備，智能設備。對采集的現場設備數據進行大數據分析，實現各種統(tǒng)計分析及預測性維護功能。風險模型是否有風險應對模型？哪些是最關鍵部件？哪些是最脆弱的部件？最易受攻擊的部件？可能的風險如下，更詳細的風險模型文檔將在實施階段輸出：網絡通信安全：數據在網絡通信過程中被修改或截獲，包括傳感器與網關、網關與平臺、平臺與應用、應用與用戶之間等數據安全：數據篡改，丟失及保密性系統(tǒng)安全：非法用戶或設備的攻擊，網絡攻擊安全聯系人李潔，中國電信， HYPERLINK mailto:lijie l

10、ijieAII 數據管理數據采集平臺是驗證示范平臺的核心，從生產設備 PLC 接口或傳感器收集生產工藝、制造、管理、監(jiān)測、物流等各種實時數據，進行信息匯總、數據分類、數據分析等數據處理。數據管理是驗證示范平臺的重要組成部分。在實施階段，驗證示范平臺團隊將與 AII 數據管理工作組確定適當的數據模型和數據管理服務。AII 驗證示范平臺雖然本驗證示范平臺與一些現有的驗證示范平臺在某些方面似乎有重疊，但本驗證示范平臺側重于工業(yè)網絡互聯網絡層面，及在此網絡互聯基礎上的工業(yè)生產線數據采集過程，將幫助更好地使用和管理資產設備，以提高生產效率和產品質量。交付件交付件包括：工業(yè)生產網絡升級需求與工業(yè)數據采集需

11、求分析工業(yè)網絡互聯與數據采集解決方案工業(yè)網絡互聯與數據采集驗證示范平臺運行測試報告形成包括工業(yè) PON 網絡、工業(yè)數據采集網關、工業(yè)數據分析在內的工業(yè)網絡互聯與數據采集驗證示范平臺 。驗證示范平臺使用者歡迎所有的 AII 成員企業(yè)參與本驗證示范平臺項目。然而，在初始階段，由于試驗站點的訪問權限有限，本驗證示范平臺將僅限于現有的合作伙伴。之后，驗證示范平臺團隊將根據企業(yè)對實現目標做出的貢獻考慮增加更多的合作伙伴。知識產權說明合作伙伴將就知識產權管理達成一致原則。這些原則將細化規(guī)則以確保盡可能廣泛的傳播應用案例方案結果，同時保證妥善保護知識產權和保密信息。此原則將針對以下幾點詳細說明通用規(guī)則：保密和出版規(guī)程知識產權報告和糾紛解決機制發(fā)表專利和授權許可的權利共同所有權問題及訪問權限部署，操作和訪問使用驗證示范平臺的部署和操作將在中國進行。物理組