PLC到云无缝集成：利用工业物联网实现实时数据获取
IIoT组件(IoT硬件、软件、通讯协议)的无缝集成在制造业中分步演进。
早期工业自动化系统为基础传感器、行程开关等，数据直送打印输出或HMI，几无分析能力。管理层仍需数据录入独立软件平台。简单软件与企业级系统互操作性差，数据处理速度深度受限，可视化多限于机床端HMI。
自1970年代起，工业自动化常依赖PLC。云平台进化至可在标准化协议下与PLC协同。PLC传输数据至云平台，经分析交付系统与人员，提效、改善工艺、减废、输出可执行洞察。
PLC与云：是什么？
PLC与云平台是工厂监控系统与IoT分析平台所需的两大截然不同组件。应用层面差异大，但现代IIoT自动化监控系统需二者互赖。理解差异有助于掌握PLC到云数据传输路径。
可编程逻辑控制器(PLC)
PLC为自动化系统开发。早期型号仅具基础控制功能，无高阶分析或计算能力。
缺乏数据结构、专有编程需现场笔记本操作、局限特定通讯协议。
这些限制迫使IT部门拼凑内部临时系统：重叠组件、硬件、设备配置定制化对接。自建系统面临安全风险、维护昂贵、IoT连接弱，对资本技能稀缺的中小企业往往遥不可及。
现代PLC支持OT与IT双协议。多数内置安全或可纳入IIoT平台统一加固。能力进化使PLC赋能为边缘设备，协助OT数据跨界至IT领域，最常驻留云平台。
东芝Type1 Light S - PUM11 CPU。[来源]
云平台
边缘设备、PLC进化、IoT技术、其他采集设备爆发的数据量，带来前所未有的数据聚合价值机遇。但增设物理服务器、维护、安保成本可压垮许多企业。
云代表去中心化存储与互联网访问概念。数据从多源流向云端远程存储，替代本地服务器管理。企业亦可访问本地托管不可用的高阶分析平台与服务。
数据经互联网连接在云端存储、清洗、组织、分析。返回数据(洞察、计算指标、可视化、原始统一数据)经互联网送达终端、笔记本、平板、机床HMI。
为何必须采用云方案？
生成点设备数据量可压垮传统IT与本地服务器。坚持传统系统的企业将错失机会、丢失数据、或因存储成本无法充分分析数据。
越来越多制造设备嵌入IIoT技术与先进PLC，构成实务与财务双重竞争挑战。PLC云方案商业逻辑通顺。
云方案赋能：即时软件更新、大幅降低昂贵IT基建维护成本、接入AI驱动的高阶分析与机器学习算法。
MachineMetrics工业IoT平台等云数据方案为制造商带来多维显著收益，无论身处车间还是居家办公。
PLC到云：如何从PLC读取数据
云端数据发送与更新通过标准协议实现或云适配器完成。此传输对多源数据访问与用户友好控制(HMI/PC/笔记本/平板)至关重要。
实施标准化协议
最常用云协议为MQTT。MQTT在设备间双向传递消息，适合有限带宽远程访问。常跑TCP/IP，亦可运行任意结构化双向连接。
MQTT允许传感器/传感器集群(MQTT客户端)与MQTT代理通讯。代理作交通枢纽，接收所有消息路由至正确目的地：另一MQTT客户端、边缘计算设备或云端。
标准协议优势：成熟、结构化、简化云迁移。但PLC配置MQTT棘手，连接失败可能丢数据。
使用云适配器
许多工厂自动化场景中，Modbus、BACnet等本地现场总线协议需IIoT网关。它们非为直连云设计，直开通讯端口会造安全风险。
云适配器本地汇聚数据再传云端。云连接建立后，数据加密传输。区别于MQTT连接断则数据丢，云适配器缓冲数据支持断点恢复。
PLC数据上云的实施步骤
制造业实时数据价值巨大。MachineMetrics等高阶机器数据平台在云端分析数据输出可执行洞察与更大价值。但多设备PLC数据上云并确保标准化，是云平台运作的前提。
无MachineMetrics这类赋能机器/传感器/PLC连接的方案，该流程将不得不手工完成(且持续维护)。可采取以下步骤确保PLC数据正确送达云平台：
1. 创建PLC数据标签
PLC采集数据需战略定义：创建标签确定采集存储哪些数据。标签可含温湿度等环境传感器输入、功耗、振动数据用于维护。
MachineMetrics可跨设备深度分析数据，赋能机器监控或驱动预测性维护等高阶用例。
明确标签策略有助于输出相关数据供系统/人工/自动化流程转化行动。
2. 准备系统工具
IIoT系统PLC云通讯需互联网接入。网络须稳健、路由器支持宽IP范围。评估以太网连接性必不可少，部分设备原生支持，部分需边缘网关。
需工业IoT平台分析洞察数据。MachineMetrics平台与设备开箱即用，启动快速进入数据分析。
3. 安装PLC IoT网关
MachineMetrics分钟级连接采集PLC及其他设备数据。企业可通过互联网配置工业IoT网关并及时添加路由器。
无MachineMetrics这类连接方案，数据标签需手工映射标准化设备数据。MachineMetrics边缘设备内置软件大幅简化此过程。
PLC可通过PLC软件访问或ping系统用VPN连接。连通后可配置PLC数据。MachineMetrics提供系统灵活性，支持EtherNet/Wi-Fi/蜂窝网多模式，PLC数据多路径可达。
4. 设置PLC数据协议
PLC采集数据需特定协议：含采集变量及变量驻留位置。
PLC须按厂商编程指令配置，亦可通过IoT平台路由器编程。配置后添加各PLC地址，选择监控采集变量。
5. 配置变量与标签
此时数据定义与连通性测试完成。可为各PLC添加变量，标签指定各变量记录方式。标签可基于时间触发行动、机床工况变化触发、或基于MQTT代理从其他PLC接收信息触发。
6. 创建PLC仪表盘
MachineMetrics提供丰富可视化与动态实时仪表盘。开箱即用生产显示支持实时/历史视图，洞察工厂核心指标。
平台含操作员语境化与机床端直接输入能力。多MachineMetrics应用开箱即用可配置定制，极短时间交付定制化体验。
7. 实时监控与主动预警
云基础IoT平台实时监控无可替代。PLC等设备数据经分析输出洞察与主动预警：指示机床停机、迫在眉睫问题、缺料等。预警基于实时机床状态，操作员技师可快速行动减停机减浪费。管理层亦触达反映车间实时状态的数据。
多设备接入单一云
安装适配器
IIoT平台可同时处理多设备数据。但如何采集不同协议的多设备数据？例：用Raspberry PI等云适配器。
Raspberry PI信用卡大小微型计算机，可插入机柜编程为云适配器，接收多PC通讯协议。体积小、低功耗、编程简单，助力桥接PLC与IIoT云平台。
注意：手工构建维护此类方案资源消耗极大。这正是自动化全设备连接与数据采集至关重要的原因。选对机器数据采集方案，为全团队可依赖、支撑CMMS到ERP所有制造系统的持续改善奠基。
采集本地数据
云适配器就位后，各异构协议PLC需通过云服务商Web界面连接。商用IIoT平台均提供Web界面经互联网访问。OPC UA因兼容专有协议PLC成热门标准。
OPC UA比OPC DA更常用：OPC DA安全性弱、不支持报警生成、仅处理实时数据。OPC UA支持历史数据源访问、报警设置触发。
设计数据可视化
本地数据采集启用后，PLC变量可加入仪表盘。加入后显示于HMI等可视化设备，纳入后续分析数据流。
用MachineMetrics采集分析PLC数据
PLC到云通讯是IIoT交付价值的关键环。MachineMetrics提供强大、灵活、敏捷云方案，将PLC数据转化为可执行洞察，改善过程控制、降本、增效。轻松连接机器、传感器、PLC提取有价值生产数据，让人与系统做更好更快的决策。
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