本技術(shù)專欄是針對2023年11月刊載的indexPro iP-special（PR文章）中涉及的通信協(xié)議等，由本公司獨家添加解說并重新編輯而成。

康泰克一直致力于提供適用于各種傳感器和現(xiàn)場設(shè)備的測量控制用擴展板，并在過去30多年中一直引領(lǐng)基于PC的電子測量和FA控制市場。此外，本公司還在太陽能發(fā)電和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域交付了超過2萬個遠程監(jiān)視系統(tǒng)。 基于這些開發(fā)技術(shù)和交付經(jīng)驗，本公司于2015年推出了針對M2M/IoT市場，追求“簡單”、“便利”、“易用”的“CONPROSYS?”。隨后，為了滿足各種用戶需求和要求，本公司進行了功能的添加和調(diào)整，并推進了面向更廣泛市場的網(wǎng)絡(luò)功能和標準化IoT功能的固件開發(fā)。

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)系列的特點

△ 標準化的IoT機制通過零代碼、低代碼操作

△ 考慮了實用量產(chǎn)系統(tǒng)的耐環(huán)境工業(yè)設(shè)備

△ 全新配備路由器功能、樓宇設(shè)備BACnet通信功能

△ 購買后也可通過固件更新使用新功能

目錄

可根據(jù)用途選擇的CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)系列

通過固件更新不斷發(fā)展的IoT功能

全新支持BACnet通信

通過OPC UA服務(wù)器、MTConnect通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)合

靈活支持各公司SCADA/云服務(wù)

簡易路由器功能

無需SCADA/BI工具?。繕伺鋀eb HMI功能

標配可通過視覺設(shè)置規(guī)則的低代碼腳本功能

總結(jié)

可根據(jù)用途選擇的CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)系列

IoT（Internet of Things）市場正在從導(dǎo)入期（創(chuàng)新者～早期采用者）過渡到普及期（多數(shù)群體），在大多數(shù)企業(yè)都提倡DX（Digital transformation）化的背景下，無論行業(yè)如何，IoT的理念正在穩(wěn)步滲透?？堤┛伺c用戶共同走過這個市場變革，擴大了CONPROSYS的商品陣容，并提供了構(gòu)建IoT機制所需的功能。

本公司提供了4種類型的產(chǎn)品，從可以通過非編程方式進行監(jiān)視和測量的遙測器（TM Telemeter），到可以使用PLC（Programmable Logic Controller）語言執(zhí)行指令和控制程序的配備軟PLC的可編程自動化控制器（PAC System）。

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的用途和功能如下所示。

通過固件更新不斷發(fā)展的IoT功能

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)支持全球標準的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)/IoT通信協(xié)議，如MTConnect、OPC UA、Modbus、MQTT。

這些功能以固件的形式配備于計算機設(shè)備中，并導(dǎo)入了用戶可以自行更新固件的機制。自開始發(fā)售以來，已經(jīng)多次進行了基于用戶需求的功能添加和改良，使產(chǎn)品真正實現(xiàn)了“簡單”、“便利”、“易用”的目標。

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)在發(fā)生通信故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)送未完成時，會自動進行數(shù)據(jù)發(fā)送重試。同時還具備這樣的功能，即使通信故障持續(xù)，未完成的數(shù)據(jù)發(fā)送處理會積累為多個隊列，一旦通信故障解決，就會從未完成的數(shù)據(jù)發(fā)送處理重新開始。防止由通信故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的功能這一標準配置，對于系統(tǒng)設(shè)計者來說是十分便利。

M2M Gateway的方框圖如下所示。

IoT網(wǎng)關(guān)功能方框圖

什么是MQTT

MQTT是由IBM公司和Eurotech公司的成員于1999年提出的協(xié)議。在MQTT通信中，發(fā)送方可以將要發(fā)送的數(shù)據(jù)暫時保存在數(shù)據(jù)區(qū)域，而不必等待接收方處理完成，可以立即轉(zhuǎn)移到下一個處理。

由于在網(wǎng)絡(luò)帶寬和設(shè)備資源方面的需求最小化，同時能夠確保一定的可靠性，因此該通信方式在IoT領(lǐng)域備受關(guān)注。

MQTT通信形態(tài)示例

MQTT協(xié)議的特點

協(xié)議簡單

由于其最小的報頭大小為2Byte，是一種非常小巧輕量的協(xié)議，因此可以在對內(nèi)存和運行速度有嚴格限制的設(shè)備，以及帶寬狹窄的通信環(huán)境中使用。

可擴展

由于實現(xiàn)通信環(huán)境所需的資源較少，因此可以在小型IoT設(shè)備到高性能終端等各種設(shè)備上實現(xiàn)，從而實現(xiàn)高度靈活的系統(tǒng)構(gòu)建。

可靠性

在MQTT中，可以實現(xiàn)在通信環(huán)境不穩(wěn)定等情況下根據(jù)級別進行通信的機制，例如縮短IoT設(shè)備重新連接所需的時間以及可設(shè)置通信的到達性等功能。

MQTT協(xié)議的安全性

在使用MQTT構(gòu)建IoT系統(tǒng)時，保護系統(tǒng)免受各種攻擊和威脅是非常重要的要素。建議使用SSL證書和密碼，在客戶端和代理之間實施ID、認證和許可。

全新支持BACnet通信

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)此次通過全新配備BACnet服務(wù)器功能、客戶端功能和路由器功能，從而可用于實現(xiàn)樓宇設(shè)備的IoT化。

配備BACnet通信功能

BACnet是用于智能樓宇用網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議標準。在空調(diào)設(shè)備、照明系統(tǒng)、電氣設(shè)備、安防和防災(zāi)設(shè)備以及電梯等各個領(lǐng)域，可以構(gòu)建一個即使是來自不同制造商的產(chǎn)品，也能夠通過通用接口連接和監(jiān)視所有設(shè)備的系統(tǒng)。CONPROSYS M2M Gateway支持“BACnet IP”協(xié)議，配備服務(wù)器通信功能和客戶端通信功能。

服務(wù)器通信功能

這是通過使用BACnet對象類型，可以向BACnet客戶端提供IoT網(wǎng)關(guān)的內(nèi)部信息的功能。它可以將不支持BACnet的設(shè)備和傳感器整合到支持BACnet通信的樓宇管理系統(tǒng)中。

客戶端通信功能

這是一種收集樓宇設(shè)備（BACnet服務(wù)器）信息，將其轉(zhuǎn)換為MQTT等不同通信協(xié)議，并向上級系統(tǒng)提供信息的功能。它可以構(gòu)建通過云端對分散的樓宇設(shè)備信息進行整合，并對其進行遠程監(jiān)視的系統(tǒng)。此外，它還可以將支持BACnet的樓宇設(shè)備轉(zhuǎn)換為OPC UA或MTConnect等其他通信協(xié)議，并與工廠設(shè)備系統(tǒng)進行整合。

什么是BACnet

BACnet（Building Automation and Control Network）是用于建筑網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議標準。它用于控制樓宇內(nèi)的空調(diào)、照明、電力、安防、防災(zāi)、電梯等。1987年，BA（Building Automation）系統(tǒng)相關(guān)的各類團體在一次會議上確定了方針，基于1995年由ASHRAE（美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會）制定的ANSI/ASHRAE Standard 135-1995，BACnet于2003年作為BA系統(tǒng)用協(xié)議，在國際標準規(guī)范ISO16484-5中進行了規(guī)定。

日本由電氣設(shè)備學(xué)會制定了擴展為日本規(guī)格的日本標準（IEIEJp、IEIEJp-A），因此包括標準規(guī)范的ASHRAE BACnet在內(nèi)，存在3種協(xié)議。

BACnet包括用于通過以太網(wǎng)進行BACnet服務(wù)通信的“BACnet IP”協(xié)議，以及使用EIA-485（RS-485）作為數(shù)據(jù)傳輸物理層的“BACnet MS/TP”協(xié)議。

樓宇管理系統(tǒng)的構(gòu)成示例

通過使用BACnet協(xié)議，可以不再需要傳統(tǒng)設(shè)備和系統(tǒng)制造商獨有規(guī)格的接口，可以構(gòu)建一個通過通用的BACnet接口連接和監(jiān)視不同制造商設(shè)備的系統(tǒng)。

通過OPC UA服務(wù)器、MTConnect通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)合

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)配備了OPC UA服務(wù)器功能，可以使用SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）或BI（Business Intelligence）工具輕松可視化收集的數(shù)據(jù)。同時還配備了面向機床的通信協(xié)議MTConnect Adapter功能，使其能夠從支持MTConnect的客戶端軟件進行訪問。

什么是OPC UA

OPC UA（OPC Unified Architecture）是為生產(chǎn)工廠和廠區(qū)設(shè)備等工業(yè)自動化等領(lǐng)域制定的、用于進行安全可靠數(shù)據(jù)交換的開放性國際標準規(guī)范。OPC Foundation于2008年發(fā)表，之后其作為IEC 62541得到了國際標準化。

此外，它與PLC的國際標準IEC61131-3高度整合，能夠在維持制造現(xiàn)場（FA）信息與上級監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）和生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）之間的可靠性的同時，還可輕松進行連接。因此，它在包裝機的通信標準規(guī)范PackML（ANSI/ISA-TR88），注塑機的通信標準規(guī)范EUROMAP，以及機床的通信標準規(guī)范umati等眾多行業(yè)中得到采用。德國機械工業(yè)聯(lián)盟（VDMA）正在制定一項名為“OPC UA for Machinery”的通信標準，該標準整合了為不同行業(yè)制定的規(guī)范，旨在成為所有機械裝置的基礎(chǔ)。

利用OPC UA的系統(tǒng)構(gòu)成示例

OPC UA的特點

擴展性

通過使用OPC UA，可以從嵌入式系統(tǒng)到大型機實現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)一和可擴展配置。

相互連接性

傳統(tǒng)上，工業(yè)用設(shè)備和控制裝置通常采用制造商獨有的通信標準，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)難以協(xié)同工作。OPC UA可以從工廠內(nèi)用于控制的控制器無縫連接到監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等。

安全性

最近，廠區(qū)和工廠設(shè)備的安全對策成為一項課題。OPC UA通過使用Secure Channel，保證了OPC UA Server和Client之間消息的安全性，因此可以輕松實現(xiàn)裝置之間的安全通信。

什么是MTConnect

MTConnect是由MTConnect協(xié)會制定了標準的面向機床的通信協(xié)議。 制定該協(xié)議旨在增強設(shè)備和應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)獲取功能，降低整合成本。 在美國為中心，許多大型制造商已經(jīng)采用了這一標準，并且它作為未來的標準規(guī)范備受關(guān)注。

利用MTConnect的系統(tǒng)示例

MTConnect的特點

開放協(xié)議

傳統(tǒng)上，在使用多個公司的機床時，需要開發(fā)符合每個公司獨有標準的軟件，但由于MTConnect是采用了HTTP、XML等標準互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開放協(xié)議，因此轉(zhuǎn)換用軟件可以相對容易地進行安裝。

無使用費

由于MTConnect無使用費，因此無需向MTConnect協(xié)會支付許可使用費。此外，同意MTConnect的許可合同的企業(yè)還可以將MTConnect整合到其自己公司的產(chǎn)品中。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通用化

MTConnect針對從機床獲取的各類數(shù)據(jù)（主軸負載、軸速度、報警等）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按各個數(shù)據(jù)種類規(guī)定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 用戶企業(yè)可以在連接不同機床制造商的設(shè)備時，無需擔(dān)心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的問題，從而可以輕松進行相同類型的數(shù)據(jù)比較和統(tǒng)計。

靈活支持各公司SCADA/云服務(wù)

通過MQTT、HTTPS、TCP等通信功能，可以與自己公司的云服務(wù)“FacilityView”、SCADA軟件CONPROSYS HMI System（CHS）以及各公司的云服務(wù)實現(xiàn)出色的連接性。

簡易路由器功能

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)此次全新配備了路由器功能。具體功能包括DHCP服務(wù)器、靜態(tài)路由、端口轉(zhuǎn)發(fā)、IP過濾等基本功能。雖然不及專業(yè)的商用設(shè)備，但作為用于IoT網(wǎng)關(guān)的功能已經(jīng)足夠。由于不再需要額外準備路由器設(shè)備，裝置箱體更加小巧，設(shè)備結(jié)構(gòu)也更為簡單。而削減成本則更是其魅力所在。

無需SCADA/BI工具??？標配Web HMI功能

當(dāng)對工廠設(shè)備或控制裝置中使用的PLC等控制設(shè)備的數(shù)據(jù)進行可視化或指令控制時，通常會使用可編程顯示器。這是因為PLC沒有畫面顯示功能，也沒有積累大容量數(shù)據(jù)的功能。在遠程查看顯示畫面或者信息量較大時，用戶可能會準備額外的SCADA軟件或BI工具環(huán)境。

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)同時還標配了可視化功能作為IoT機制的必要功能，并且使用方便，從而降低了相關(guān)成本。

通過從Web瀏覽器訪問CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)，并調(diào)用HMI畫面的創(chuàng)建功能，用戶只需配置預(yù)先準備好的圖表、儀表、滑塊、按鈕等顯示配件，并與數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，就可以輕松創(chuàng)建HMI畫面。由于Web瀏覽器充當(dāng)查看器的角色，因此畫面大小沒有限制也是一大特點。在可編程顯示器中，由于畫面大小的關(guān)系，信息量較大時可能需要翻頁處理，而CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)則可以在大畫面空間上配置大量顯示部件進行顯示。

將CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)放置在收納PLC等控制設(shè)備的控制盤中，就可以在1個控制盤中完成可視化功能。

CONPROSYS HMI創(chuàng)建的畫面示例

標配可通過視覺設(shè)置規(guī)則的低代碼腳本功能

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)配備了通過繪制流程圖的方式，實現(xiàn)了可視化任務(wù)設(shè)置的低代碼腳本功能CONPROSYS VTC（Visual Task Control）。

用戶可以通過組合50種功能圖標，進行諸如輸入數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)發(fā)送、字符串操作、條件分支、文件操作等的可視化任務(wù)設(shè)置。功能圖標中包含了發(fā)送電子郵件、將數(shù)據(jù)保存/讀取到SD卡，以及將數(shù)據(jù)發(fā)送到Microsoft Azure IoT Hub等，功能十分豐富。 此外，還可以設(shè)置20個任務(wù)和10個子程序，因此，即使需要進行相當(dāng)大規(guī)模的邊緣處理，也可以僅通過CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)來完成。

康泰克的網(wǎng)站（contec.com）上發(fā)布了大量CONPROSYS VTC示例程序作為“腳本100選”。它們被分為通信、傳感器連接、控制、監(jiān)視、數(shù)據(jù)運算/轉(zhuǎn)換等類別，使其更易于查找。

功能圖標示例

詳細了解CONPROSYS VTC的功能

總結(jié)

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)作為一種向現(xiàn)有裝置添加遠程監(jiān)視和故障預(yù)兆檢測等IoT功能的設(shè)備，同時為推動工廠系統(tǒng)的DX化提供了數(shù)據(jù)收集/轉(zhuǎn)換的功能，滿足了用戶的各類需求，可謂是一種便利工具。

IoT的機制已經(jīng)在電氣、電機、物流、材料化學(xué)、食品等各類行業(yè)和領(lǐng)域得到了應(yīng)用。通過此次介紹的新功能，可以在許多行業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

康泰克將繼續(xù)根據(jù)用戶的需求，標準化并安裝符合時代需求的功能，以確保始終以CONPROSYS品牌提供“簡單、便利、易用”的IoT解決方案。

此外，作為專注于計算機、測量控制設(shè)備、無線通信、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等工業(yè)用途的綜合電子設(shè)備制造商，我們的目標是支持客戶應(yīng)對IoT、AI（Artificial Intelligence）、DX、GX（Green transformation）等變革性課題。