PLC在物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究

PLC在物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究演講人：日期：CATALOGUE目錄引言PLC技術(shù)基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)PLC與物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)中PLC安全策略案例分析：基于PLC的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)總結(jié)與展望01引言物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，對(duì)任何物體進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)通常包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層。感知層負(fù)責(zé)采集物理世界的信息，網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)信息的傳輸，應(yīng)用層則負(fù)責(zé)信息的處理和應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)定義

PLC在物聯(lián)網(wǎng)中作用數(shù)據(jù)采集與傳輸PLC作為工業(yè)控制領(lǐng)域的核心設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和傳輸，為物聯(lián)網(wǎng)提供豐富的數(shù)據(jù)源。設(shè)備控制與管理PLC可以通過對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的控制和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過程的自動(dòng)化和智能化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。信息安全保障PLC在物聯(lián)網(wǎng)中還可以發(fā)揮信息安全保障的作用，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的加密和認(rèn)證，確保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和可靠性。推動(dòng)工業(yè)智能化發(fā)展通過深入研究PLC在物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，可以進(jìn)一步推動(dòng)工業(yè)智能化的發(fā)展，提高工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化水平。促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和轉(zhuǎn)型隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，傳統(tǒng)工業(yè)將面臨產(chǎn)業(yè)升級(jí)和轉(zhuǎn)型的壓力。通過研究和應(yīng)用PLC在物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，可以促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)的升級(jí)和轉(zhuǎn)型，提高產(chǎn)業(yè)競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。探索新的商業(yè)模式PLC在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用不僅可以提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，還可以為企業(yè)探索新的商業(yè)模式提供技術(shù)支持。例如，通過PLC采集的數(shù)據(jù)可以為企業(yè)提供更精準(zhǔn)的市場分析和用戶需求洞察，幫助企業(yè)制定更科學(xué)合理的市場策略和產(chǎn)品創(chuàng)新方向。研究目的和意義02PLC技術(shù)基礎(chǔ)PLC定義PLC（ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器）是一種專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。要點(diǎn)一要點(diǎn)二工作原理PLC的工作原理主要分為三個(gè)階段，即輸入掃描、程序執(zhí)行和輸出刷新。在輸入掃描階段，PLC掃描所有輸入端點(diǎn)，并將各輸入狀態(tài)存入相對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中。接著，在程序執(zhí)行階段，PLC按照梯形圖程序掃描原則，從左到右、從上到下進(jìn)行順序掃描，并執(zhí)行相應(yīng)的控制邏輯。最后，在輸出刷新階段，PLC將輸出映像區(qū)中各輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)傳送到輸出模塊，再由輸出模塊驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。PLC定義及工作原理VS根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。模塊式PLC是將PLC各組成部分分別做成若干個(gè)獨(dú)立的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成，模塊裝在框架或基板的插座上，具有配置靈活、方便擴(kuò)展和維修的特點(diǎn)。特點(diǎn)PLC具有以下顯著特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造；體積小，重量輕，能耗低。分類PLC分類及特點(diǎn)工業(yè)自動(dòng)化PLC是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的重要控制設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)線、機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備中。通過PLC的控制，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行、故障診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。交通運(yùn)輸在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，PLC被用于控制交通信號(hào)燈、地鐵門禁系統(tǒng)、電梯等設(shè)備。通過PLC的控制，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的精確控制和安全保障。能源環(huán)保在能源環(huán)保領(lǐng)域，PLC被用于控制風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等新能源設(shè)備以及水處理、垃圾處理等環(huán)保設(shè)備。通過PLC的控制，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化管理和節(jié)能環(huán)保。智能家居隨著智能家居的興起，PLC也開始應(yīng)用于家居領(lǐng)域。通過PLC的控制，可以實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、語音控制以及場景定制等功能。01020304PLC應(yīng)用領(lǐng)域03物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)CAN總線通信一種高性能、高可靠性的現(xiàn)場總線通信技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。以太網(wǎng)通信采用TCP/IP協(xié)議棧的通信方式，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高速率的數(shù)據(jù)傳輸，適用于大型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。RS-232/485通信采用串行通信協(xié)議，具有簡單、可靠的特點(diǎn)，適用于近距離、低速率的通信場景。有線通信技術(shù)一種低功耗、低成本的無線通信技術(shù)，適用于短距離、低數(shù)據(jù)速率的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。ZigBee通信LoRa通信NB-IoT通信一種長距離、低功耗的無線通信技術(shù)，適用于廣域物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋。一種基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，具有廣覆蓋、低功耗、大連接等特點(diǎn)。030201無線通信技術(shù)03Modbus/TCP一種基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、遠(yuǎn)距離的通信。01PROFINET一種基于以太網(wǎng)的工業(yè)自動(dòng)化通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性、可靠性要求較高的工業(yè)應(yīng)用場景。02EtherCAT一種高性能的工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸速率高等特點(diǎn)。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)04PLC與物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)OPCUA概述OPCUA（OLEforProcessControlUnifiedArchitecture）是一種跨平臺(tái)的通信協(xié)議，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的信息交互。它支持多種傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)編碼方式，具有高度的靈活性和可擴(kuò)展性。OPCUA在PLC與物聯(lián)網(wǎng)融合中的應(yīng)用通過OPCUA技術(shù)，PLC可以與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí)，OPCUA還支持信息安全和互操作性，為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域提供了統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)。OPCUA技術(shù)MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport）是一種輕量級(jí)的發(fā)布/訂閱消息傳輸協(xié)議，適用于設(shè)備間低帶寬、高延遲或不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的通信。MQTT協(xié)議概述利用MQTT協(xié)議，PLC可以與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。MQTT協(xié)議支持消息確認(rèn)和QoS等級(jí)，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。MQTT協(xié)議在PLC與物聯(lián)網(wǎng)融合中的應(yīng)用MQTT協(xié)議CoAP協(xié)議CoAP（ConstrainedApplicationProtocol）是一種專為受限設(shè)備和低功耗網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。它基于REST架構(gòu)風(fēng)格，使用UDP傳輸協(xié)議，適用于資源受限的設(shè)備間通信。CoAP協(xié)議概述通過CoAP協(xié)議，PLC可以與低功耗、資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和遠(yuǎn)程控制。CoAP協(xié)議支持觀察模式、塊傳輸?shù)忍匦?，滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景中的特殊需求。CoAP協(xié)議在PLC與物聯(lián)網(wǎng)融合中的應(yīng)用05物聯(lián)網(wǎng)中PLC安全策略通過部署防火墻，可以有效防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和攻擊，保護(hù)PLC網(wǎng)絡(luò)的安全。防火墻技術(shù)將PLC網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理或邏輯隔離，避免潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散。網(wǎng)絡(luò)隔離采用安全通信協(xié)議，如HTTPS、SSL/TLS等，確保PLC與上位機(jī)、其他設(shè)備之間的通信安全。安全通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)安全策略對(duì)PLC中的敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，防止數(shù)據(jù)泄露和篡改。數(shù)據(jù)加密通過數(shù)字簽名等技術(shù)手段，確保傳輸數(shù)據(jù)的完整性和真實(shí)性。完整性保護(hù)建立安全的數(shù)據(jù)傳輸通道，如VPN等，保障數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性。安全傳輸通道數(shù)據(jù)加密與傳輸安全策略對(duì)訪問PLC系統(tǒng)的用戶進(jìn)行身份認(rèn)證，確保只有授權(quán)用戶才能訪問系統(tǒng)。身份認(rèn)證根據(jù)用戶的角色和權(quán)限，對(duì)PLC系統(tǒng)中的資源進(jìn)行訪問控制，防止越權(quán)操作。訪問控制對(duì)PLC系統(tǒng)的操作進(jìn)行審計(jì)和監(jiān)控，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全問題。審計(jì)與監(jiān)控身份認(rèn)證與訪問控制策略06案例分析：基于PLC的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)思路以PLC為核心控制器，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動(dòng)化控制。架構(gòu)圖展示系統(tǒng)架構(gòu)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層負(fù)責(zé)采集家居環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)信息；網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸和處理；應(yīng)用層提供用戶交互界面和智能控制功能。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路及架構(gòu)圖展示PLC選型選用高性能、穩(wěn)定可靠的PLC作為核心控制器，支持多種通信協(xié)議和擴(kuò)展模塊。傳感器及執(zhí)行器選型根據(jù)實(shí)際需求選用合適的傳感器和執(zhí)行器，如溫濕度傳感器、光照傳感器、電動(dòng)窗簾、智能插座等。通信模塊選型選用支持物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議的通信模塊，如Wi-Fi模塊、藍(lán)牙模塊等，實(shí)現(xiàn)與云端平臺(tái)的數(shù)據(jù)交互。硬件選型與配置方案介紹編程語言選擇根據(jù)系統(tǒng)需求和功能劃分程序結(jié)構(gòu)，包括主程序、子程序和中斷程序等。程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)試過程通過PLC編程軟件進(jìn)行在線調(diào)試，檢查程序邏輯和功能是否正確實(shí)現(xiàn)，同時(shí)測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。采用PLC支持的編程語言進(jìn)行編程，如LadderDiagram（LD）、StructuredText（ST）等。軟件編程及調(diào)試過程分享07總結(jié)與展望PLC與物聯(lián)網(wǎng)的融合成功將PLC技術(shù)融入物聯(lián)網(wǎng)體系，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化和遠(yuǎn)程化。PLC安全性提升針對(duì)PLC通信過程中的安全隱患，提出了有效的安全防護(hù)策略和加密傳輸技術(shù)，保障了工業(yè)控制系統(tǒng)的安全性。PLC通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化研究實(shí)現(xiàn)了PLC通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化，為不同廠商和設(shè)備之間的互聯(lián)互通提供了可能。研究成果總結(jié)PLC與云計(jì)算的結(jié)合01隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，未來PLC將實(shí)現(xiàn)與云計(jì)算的深度融合