本技術(shù)專欄是針對(duì)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(dú)家添加解說(shuō)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(chǎng)設(shè)備的測(cè)量控制用擴(kuò)展板，并在過(guò)去30多年中一直引領(lǐng)基于PC的電子測(cè)量和FA控制市場(chǎng)。此外，本公司還在太陽(yáng)能發(fā)電和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域交付了超過(guò)2萬(wàn)個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)。 基于這些開(kāi)發(fā)技術(shù)和交付經(jīng)驗(yàn)，本公司于2015年推出了針對(duì)M2M/IoT市場(chǎng)，追求“簡(jiǎn)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(jìn)行了功能的添加和調(diào)整，并推進(jìn)了面向更廣泛市場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)功能和標(biāo)準(zhǔn)化IoT功能的固件開(kāi)發(fā)。

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)系列的特點(diǎn)

△ 標(biāo)準(zhǔn)化的IoT機(jī)制通過(guò)零代碼、低代碼操作

△ 考慮了實(shí)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(gòu)買(mǎi)后也可通過(guò)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(guò)固件更新不斷發(fā)展的IoT功能

全新支持BACnet通信

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

靈活支持各公司SCADA/云服務(wù)

簡(jiǎn)易路由器功能

無(wú)需SCADA/BI工具?。繕?biāo)配Web HMI功能

標(biāo)配可通過(guò)視覺(jué)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(chǎng)正在從導(dǎo)入期（創(chuàng)新者～早期采用者）過(guò)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(wú)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(guò)這個(gè)市場(chǎng)變革，擴(kuò)大了CONPROSYS的商品陣容，并提供了構(gòu)建IoT機(jī)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(guò)非編程方式進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)量的遙測(cè)器（TM Telemeter），到可以使用PLC（Programmable Logic Controller）語(yǔ)言執(zhí)行指令和控制程序的配備軟PLC的可編程自動(dòng)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(guò)固件更新不斷發(fā)展的IoT功能

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)支持全球標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算機(jī)設(shè)備中，并導(dǎo)入了用戶可以自行更新固件的機(jī)制。自開(kāi)始發(fā)售以來(lái)，已經(jīng)多次進(jìn)行了基于用戶需求的功能添加和改良，使產(chǎn)品真正實(shí)現(xiàn)了“簡(jiǎn)單”、“便利”、“易用”的目標(biāo)。

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(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送重試。同時(shí)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(huì)積累為多個(gè)隊(duì)列，一旦通信故障解決，就會(huì)從未完成的數(shù)據(jù)發(fā)送處理重新開(kāi)始。防止由通信故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的功能這一標(biāo)準(zhǔn)配置，對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)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(shí)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(gè)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(shí)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(diǎn)

協(xié)議簡(jiǎn)單

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

可擴(kuò)展

由于實(shí)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(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)高度靈活的系統(tǒng)構(gòu)建。

可靠性

在MQTT中，可以實(shí)現(xiàn)在通信環(huán)境不穩(wěn)定等情況下根據(jù)級(jí)別進(jìn)行通信的機(jī)制，例如縮短IoT設(shè)備重新連接所需的時(shí)間以及可設(shè)置通信的到達(dá)性等功能。

MQTT協(xié)議的安全性

在使用MQTT構(gòu)建IoT系統(tǒng)時(shí)，保護(hù)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(shū)和密碼，在客戶端和代理之間實(shí)施ID、認(rèn)證和許可。

全新支持BACnet通信

CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)此次通過(guò)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)。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(gè)領(lǐng)域，可以構(gòu)建一個(gè)即使是來(lái)自不同制造商的產(chǎn)品，也能夠通過(guò)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(guò)使用BACnet對(duì)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(jí)系統(tǒng)提供信息的功能。它可以構(gòu)建通過(guò)云端對(duì)分散的樓宇設(shè)備信息進(jìn)行整合，并對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)。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(tuán)體在一次會(huì)議上確定了方針，基于1995年由ASHRAE（美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)）制定的ANSI/ASHRAE Standard 135-1995，BACnet于2003年作為BA系統(tǒng)用協(xié)議，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范ISO16484-5中進(jìn)行了規(guī)定。

日本由電氣設(shè)備學(xué)會(huì)制定了擴(kuò)展為日本規(guī)格的日本標(biāo)準(zhǔn)（IEIEJp、IEIEJp-A），因此包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的ASHRAE BACnet在內(nèi)，存在3種協(xié)議。

BACnet包括用于通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)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(guò)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(dú)有規(guī)格的接口，可以構(gòu)建一個(gè)通過(guò)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(guò)OPC UA服務(wù)器、MTConnect通信實(shí)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(shí)還配備了面向機(jī)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(jìn)行訪問(wèn)。

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(dòng)化等領(lǐng)域制定的、用于進(jìn)行安全可靠數(shù)據(jù)交換的開(kāi)放性國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。OPC Foundation于2008年發(fā)表，之后其作為IEC 62541得到了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化。

此外，它與PLC的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3高度整合，能夠在維持制造現(xiàn)場(chǎng)（FA）信息與上級(jí)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(shí)，還可輕松進(jìn)行連接。因此，它在包裝機(jī)的通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范PackML（ANSI/ISA-TR88），注塑機(jī)的通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范EUROMAP，以及機(jī)床的通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范umati等眾多行業(yè)中得到采用。德國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)盟（VDMA）正在制定一項(xiàng)名為“OPC UA for Machinery”的通信標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)整合了為不同行業(yè)制定的規(guī)范，旨在成為所有機(jī)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(diǎn)

擴(kuò)展性

通過(guò)使用OPC UA，可以從嵌入式系統(tǒng)到大型機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)一和可擴(kuò)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(dú)有的通信標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致整個(gè)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(wú)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(duì)策成為一項(xiàng)課題。OPC UA通過(guò)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(shí)現(xiàn)裝置之間的安全通信。

什么是MTConnect

MTConnect是由MTConnect協(xié)會(huì)制定了標(biāo)準(zhǔn)的面向機(jī)床的通信協(xié)議。 制定該協(xié)議旨在增強(qiáng)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(guó)為中心，許多大型制造商已經(jīng)采用了這一標(biāo)準(zhǔn)，并且它作為未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范備受關(guān)注。

利用MTConnect的系統(tǒng)示例

MTConnect的特點(diǎn)

開(kāi)放協(xié)議

傳統(tǒng)上，在使用多個(gè)公司的機(jī)床時(shí)，需要開(kāi)發(fā)符合每個(gè)公司獨(dú)有標(biāo)準(zhǔn)的軟件，但由于MTConnect是采用了HTTP、XML等標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開(kāi)放協(xié)議，因此轉(zhuǎn)換用軟件可以相對(duì)容易地進(jìn)行安裝。

無(wú)使用費(fèi)

由于MTConnect無(wú)使用費(fèi)，因此無(wú)需向MTConnect協(xié)會(huì)支付許可使用費(fèi)。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(duì)從機(jī)床獲取的各類數(shù)據(jù)（主軸負(fù)載、軸速度、報(bào)警等）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按各個(gè)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(jī)床制造商的設(shè)備時(shí)，無(wú)需擔(dān)心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，從而可以輕松進(jìn)行相同類型的數(shù)據(jù)比較和統(tǒng)計(jì)。

靈活支持各公司SCADA/云服務(wù)

通過(guò)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(shí)現(xiàn)出色的連接性。

簡(jiǎn)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(guò)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(zhǔn)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(jiǎn)單。而削減成本則更是其魅力所在。

無(wú)需SCADA/BI工具！？標(biāo)配Web HMI功能

當(dāng)對(duì)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(jìn)行可視化或指令控制時(shí)，通常會(huì)使用可編程顯示器。這是因?yàn)镻LC沒(méi)有畫(huà)面顯示功能，也沒(méi)有積累大容量數(shù)據(jù)的功能。在遠(yuǎn)程查看顯示畫(huà)面或者信息量較大時(shí)，用戶可能會(huì)準(zhǔn)備額外的SCADA軟件或BI工具環(huán)境。

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

通過(guò)從Web瀏覽器訪問(wèn)CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)，并調(diào)用HMI畫(huà)面的創(chuàng)建功能，用戶只需配置預(yù)先準(zhǔn)備好的圖表、儀表、滑塊、按鈕等顯示配件，并與數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，就可以輕松創(chuàng)建HMI畫(huà)面。由于Web瀏覽器充當(dāng)查看器的角色，因此畫(huà)面大小沒(méi)有限制也是一大特點(diǎn)。在可編程顯示器中，由于畫(huà)面大小的關(guān)系，信息量較大時(shí)可能需要翻頁(yè)處理，而CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)則可以在大畫(huà)面空間上配置大量顯示部件進(jìn)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(pán)中，就可以在1個(gè)控制盤(pán)中完成可視化功能。

CONPROSYS HMI創(chuàng)建的畫(huà)面示例

標(biāo)配可通過(guò)視覺(jué)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(guò)繪制流程圖的方式，實(shí)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(guò)組合50種功能圖標(biāo)，進(jìn)行諸如輸入數(shù)據(jù)運(yùn)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(biāo)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(gè)任務(wù)和10個(gè)子程序，因此，即使需要進(jìn)行相當(dāng)大規(guī)模的邊緣處理，也可以僅通過(guò)CONPROSYS IoT網(wǎng)關(guān)來(lái)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(yùn)算/轉(zhuǎn)換等類別，使其更易于查找。

功能圖標(biāo)示例

詳細(xì)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(yuǎn)程監(jiān)視和故障預(yù)兆檢測(cè)等IoT功能的設(shè)備，同時(shí)為推動(dòng)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(jī)制已經(jīng)在電氣、電機(jī)、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(guò)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(biāo)準(zhǔn)化并安裝符合時(shí)代需求的功能，以確保始終以CONPROSYS品牌提供“簡(jiǎn)單、便利、易用”的IoT解決方案。

此外，作為專注于計(jì)算機(jī)、測(cè)量控制設(shè)備、無(wú)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(biāo)是支持客戶應(yīng)對(duì)IoT、AI（Artificial Intelligence）、DX、GX（Green transformation）等變革性課題。