PLC 到云：使用物联网从 PLC 读取数据

IIoT 组件（包括 IoT 硬件、软件和通信协议）的无缝集成已为制造商逐步实现。

早期的工业自动化系统是基本的传感器、限位开关和其他将数据直接馈送到打印输出或 HMI 的设备，而这些设备几乎无法进行分析。数据仍然需要在管理层输入到独立的软件平台。简单软件和企业级系统之间的互操作性存在问题，并且限制系统处理数据以供消费的速度和深度。可用的可视化通常仅限于机器级别的 HMI。

自 1970 年代以来，工业自动化系统通常依赖于 PLC。云平台已经发展到可以在标准化协议下与这些 PLC 一起工作的地步。 PLC 可以将数据传输到云平台。分析数据并将其交付给系统和人员，以提高生产力、促进流程改进、减少浪费并为用户提供可行的见解。

PLC 和云：它们是什么？

PLC 和云平台是工厂监控系统和物联网分析平台所需的两个不同部分。它们在应用方面非常不同，并且相互依赖才能使现代 IIoT 自动化和监控系统正常工作。了解它们的区别将有助于用户了解如何将数据从 PLC 发送到云端。

可编程逻辑控制器 (PLC)

可编程逻辑控制器或 PLC 是为用于自动化系统而开发的。早期模型具备基本控制功能，但没有高级分析或计算能力。

他们还缺乏数据结构，使用必须通过 PLC 机柜中的笔记本电脑完成的专有编程，并且仅限于特定的通信协议。

这些限制迫使 IT 部门创建一个包含重叠组件、硬件和设备配置的内部临时系统，以创建自定义方法。这些自制系统容易受到安全漏洞的影响，维护成本高昂，并且几乎没有物联网连接。对于许多资本和技能资源稀缺的小公司来说，它们通常是遥不可及的。

当前的 PLC 可以接受 OT 和 IT 协议。大多数都具有内置的安全性，或者可以作为集成 IIoT 平台的一部分进行保护。随着功能的进步，PLC 也被授权为边缘设备，帮助将 OT 数据转移到 IT 领域，最常见的是驻留在云平台中。

A Type1 Light S - 来自东芝的 PUM11 CPU。 [来源]

云

边缘设备、PLC、物联网技术和其他数据采集设备的进步带来的数据爆炸式增长提供了一个收集数据并利用它获得以前无法获得的价值的机会。但是，添加物理服务器、维护它们并确保它们安全的成本可能会让许多公司不堪重负。

云代表了去中心化数据存储和通过互联网访问的概念。无需在本地服务器中管理公司数据，数据可以从多个来源流式传输到云并远程存储。公司还可以访问内部托管时无法使用的高级分析平台和服务。

数据通过与云的互联网连接进行存储、清理、组织和分析。返回的数据（以洞察、计算指标、可视化或简单的原始统一数据的形式）通过互联网传送到终端、笔记本电脑、平板电脑或机器级 HMI。

了解更多：云计算制造商指南

为什么需要使用基于云的解决方案？

设备在生成点生成的数据量可能使传统 IT 和内部服务器不堪重负。尝试和维护传统系统的公司将错过机会、丢失数据或无法充分分析数据以供使用，因为他们无法经济高效地存储所有数据。

随着越来越多的制造设备嵌入 IIoT 技术和先进的 PLC，这提出了一个既实用又经济的竞争问题。 PLC 和云平台具有商业意义。

使用云，公司可以立即获得软件更新，显着降低昂贵的 IT 基础设施成本和维护成本，并使制造商可以使用由 AI 驱动的高级分析和机器学习算法。

云数据解决方案（例如 MachineMetrics 的工业物联网平台）为制造商提供了显着的优势，可以改善其业务的多个领域，无论您是在车间还是在家中。

PLC 到云端：如何从 PLC 读取数据

在云中发送和更新数据是通过实施标准协议或使用云适配器来完成的。这种传输对于从多个来源（例如 HMI、PC、笔记本电脑和平板电脑）访问数据和用户友好的控制至关重要。

实施标准化协议

最常见的云协议是 MQTT。 MQTT 在设备之间来回传输消息，适用于有限带宽的远程访问。它通常使用 TCP/IP 运行，但可以运行在任何结构化的双向连接上。

MQTT 协议允许传感器或传感器集合（MQTT 客户端）与 MQTT 代理之间进行通信。代理充当交通警察，接收所有消息并将它们路由到正确的目的地 - 例如另一个 MQTT 客户端、边缘计算设备或云。

使用诸如 MQTT 之类的标准化协议的好处是它是众所周知的、结构化的，并且允许简单地迁移到云端。但是，将 PLC 配置为 MQTT 很棘手，如果连接失败，数据可能会丢失。

使用云适配器

在许多类型的工厂自动化中，通过 Modbus、BACnet 等本地现场总线协议进行的通信需要 IIoT 网关。它们不是为直接云通信而构建的，打开直接通信端口会带来安全风险。

云适配器会在将所有数据传输到云端之前在现场收集所有数据。一旦建立了云连接，数据就会被充分加密并发送。与使用 MQTT 协议的丢失连接不同，云适配器会缓冲数据，以便在需要时恢复。

将数据从 PLC 发送到云端的步骤

实时数据在制造业中的价值是巨大的。使用 MachineMetrics 等高级机器数据平台分析云平台中的数据可提供可行的见解和更大的价值。然而，将数据从许多设备和 PLC 获取到云端并确保其标准化，对于基于云的平台的工作至关重要。

如果没有像 MachineMetrics 这样可以实现机器、传感器和 PLC 连接的解决方案，则必须完成此过程（并维护 ) 手动。您可以采取几个步骤来确保来自 PLC 的数据正确传送到云平台。这些步骤包括：

1。为 PLC 数据创建标签

从 PLC 收集的数据必须进行战略性定义。该策略包括创建用于收集和存储数据的标签。这些标签可能包括来自传感器的温度、湿度或其他环境条件的输入，包括用于维护的电力使用或振动数据。

MachineMetrics 可以对跨设备生成的数据进行高级分析，从而实现机器监控或推动预测性维护等高级用例。

了解要使用的标签将有助于提供相关数据，这些数据可以通过系统、人工交互或其他自动化流程转化为行动。

2。准备所需的系统工具

IIoT 系统中的 PLC 到云通信需要互联网连接。 Internet 访问必须可靠且由能够处理广泛 IP 地址范围的路由器提供支持。评估以太网连接性也很重要，因为有些设备具有这种连接性，而其他设备可能需要边缘网关。

一旦数据开始涌入，就需要一个工业物联网平台来分析并向用户提供见解。MachineMetrics 平台和设备开箱即用，可以在启动后快速进行数据分析。

3。安装PLC物联网网关

MachineMetrics 可以在几分钟内连接并开始从 PLC 和其他设备收集数据。企业可以通过互联网搭建自己的工业物联网网关，并及时添加合适的路由器。

如果没有像 MachineMetrics 这样的连接解决方​​案，则必须手动映射数据标签才能标准化设备数据。得益于设备上的软件，MachineMetrics 边缘设备使这项工作变得更加容易。

可以通过 PLC 软件或通过 ping 系统以使用 VPN 连接来访问 PLC。连接后，现在可以对 PLC 进行数据配置。 MachineMetrics 提供系统灵活性并允许通过 EtherNet、Wi-Fi 和蜂窝网络进行连接，因此可以使用多种方法访问 PLC 数据。

4。设置 PLC 数据协议

PLC 需要特定的协议来收集数据。这些协议包括要收集的变量以及这些变量所在的位置。

PLC 必须首先使用制造商的编程说明进行配置。它们也可以通过物联网平台的路由器进行编程。配置完成后，添加每个PLC的地址，并为PLC将监控和收集的数据选择变量。

5。配置变量和标签

至此，数据已经定义好，连通性也已经测试过了。可以为每个 PLC 添加变量，并且标签可以指定如何记录每个变量。标签可以基于时间来根据需要触发动作，也可以基于机器级别的条件变化。它们也可以根据通过另一个 PLC 的 MQTT 代理传递给它们的信息来触发。

6。创建 PLC 仪表板

MachineMetrics 提供丰富的可视化和动态实时仪表板。开箱即用的生产显示可以是实时的或历史的，并且可以查看工厂最重要的指标。

MachineMetrics 平台还包括操作员情境化和机器级别直接输入的功能。许多 MachineMetrics 应用可以开箱即用地进行配置和定制，以便在短时间内提供量身定制的体验。

7。实时监控和主动警报

基于云的物联网平台的实时监控无可替代。分析从 PLC 和其他设备接收的数据并提供洞察力，提供主动警报。这些可能表明机器停止、即将出现的问题、缺乏材料等等。由于这些警报基于当前机器状态，操作员和技术人员可以迅速采取行动，减少停机时间和浪费。管理人员还可以访问反映生产车间实时状态的数据。

将多个设备连接到一个云

安装适配器

IIoT 平台可以同时处理来自多个设备的数据。但是，您如何使用不同的协议从多个不同的设备获取数据？一个例子是使用像 Raspberry PI 这样的云适配器。

Raspberry PI 是一种微型信用卡计算机，可以插入机柜并编程为充当云适配器，以接受来自多台 PC 的通信协议。它的小尺寸、低功耗和简单的编程有助于弥合 PLC 和 IIoT 基于云的平台之间的差距。

请记住：像这样的解决方案手动构建和维护将非常耗费资源。这就是为什么跨所有设备实现自动化连接和数据收集如此重要的原因。选择正确的机器数据收集解决方案为持续改进奠定了基础，不仅整个团队可以依赖，而且所有其他制造系统（从 CMMS 到 ERP）都可以依赖。

收集本地数据

安装云适配器后，每个使用不同协议的 PLC 都需要使用云服务提供商的 Web 界面进行连接。每个 IIoT 商业平台都将通过互联网访问提供 Web 界面。 OPC UA 是一种流行的标准，因为它适用于支持具有专有协议的 PLC 的设备。

OPC UA 比 OPC DA 更常用，因为 OPC DA 安全性较低，不允许生成警报，并且只处理实时数据。相比之下，OPC UA 允许访问历史数据源以及设置和触发警报的能力。

设计数据可视化

启用本地数据收集后，可以将 PLC 变量添加到仪表板。添加后，它们将出现在可用的可视化设备（如 HMI）上，并将包含在未来分析的数据中。

使用 MachineMetrics 收集和分析 PLC 数据

PLC 到云通信是 IIoT 交付价值的重要组成部分。 MachineMetrics 提供强大、灵活、敏捷的云解决方案，将 PLC 数据转化为可操作的见解，从而改善流程控制、降低成本并提高效率。轻松连接机器、传感器和 PLC，以提取有价值的生产数据，以便人员和系统能够做出更好、更快的决策。

开始将您的 PLC 和机器数据与 MachineMetrics 结合使用。想看看它的实际效果吗？

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