基于SymLink构建工业物联网数据平台
旋思科技

一、 背景概述

物联网迅猛发展,在工业生产自动化技术中融入互联网的元素,在企业内部构建私有的工业生产物联网平台,更大范围的集中数据提供给应用系统深度挖掘、分析,以提高生产效率,降低运营成本,乃至进一步通过大数据提前新知识,已成为行业内对此发展趋势的共识。

在一个多元异构的复杂网络背景中,工业生产物联网平台的可靠性、运行效率、以及部署维护成本等要素,也直接决定了这一发展能否快速有效的推进。

我国工业自动化技术经历了近20年的快速发展之后,国内的工业生产现场充满了各个国家的技术性智能设备服务于工业生产行为,在这个复杂背景下,我们提出两个关于构建大数据网络平台的两个瓶颈问题进行深入讨论。

1)、数据业务整合

工业业务数据来自于复杂的现场设备和网络,这个复杂性其一在于与现场已经运行的设备互联,网络总线纷杂多样(比如:以太网、485、CAN、Profibus等等),通讯协议各不相同。其二在现场会因为不确定的业务变化升级等行为,业务数据组织也会变化,有的时候甚至要重新调整采集网络。

而对于应用平台来说,只希望通过统一方式 可靠的识别和获取来自与各个现场的数据,不再关注数据什么设备上采集,如何采集,如何传输等通讯问题,这就是业务数据标准化设计。

2)、网络及设备维护

对于设备及网络的维护来说,对现场各种智能设备进行高效率、低成本的实施部署、异常诊断、常规保养、升级配置等维护工作也成为设备的提供方和使用方共同面对的难题。

目前绝大部分情况,都需要设备厂家派出技术人员,设备使用方安排特定的技术人员接受培训,配合厂家技术人员,进行安装、调试、部署等工作。设备投入运行后,后期的常规维护工作也需要设备厂家的密切配合,甚至经常需要到现场配合设备诊断等。

而这些常规工作在设备厂家和设备使用方之间,出现了一个共同的成本和效率的巨大矛盾,对于设备使用方来说,需要设备厂家以最快的速度提供现场技术支持服务,而对于设备厂家来说,面临着沟通确认问题、支付差旅成本、技术资源调度以及赶赴现场的时间效率等诸多问题。

二、解决方案

构架工业物联网平台,数据的标准化访问 和 实质的设备互联互通是重要的基础,也是解决上述背景分析中提及的瓶颈问题的关键。

旋思科技在多年积累的基础上坚持不断创新,于2008年开始整合研发实现“基于Symlink 构建工业物联网 数据平台”的解决方案,该方案2013年完成测试版,经过一年的实际项目测试后,于2015年1月份正式推出1.0版本。

该解决方案包含两部分,即SZServer平台侧接入管理 和 Symlink/SymGate网关设备。 (其中Symlink/SymGate网关产品2009年投放市场运行,经历了大量现场运行的考验,积累下丰富的现场经验。对于Symlink网关设备,本文不做介绍,请通过www.symid.com获取更多信息。)

平台侧是一套软件系统,由SZServer接入管理服务器软件 和 配套SZClient客户端组成。SZServer是一套后台服务软件,可以由用户自行安装维护,部署到中心服务。配套的SZClient客户端软件安装到可以访问到SZServer的计算上,实现平台提供的各种功能。

三、 架构及特性

 

SZServer接入管理平台软件是该解决方案的核心部分,其特性如下:

     SZServer可承载上万台网关设备的并发接入,并深度挖掘服务器有限带宽,实现最大负载的与网关并发的双向实时数据通讯。

     SZServer提供了跨语言的API、实时库组件(如PI等)、关系库组件(如:SQLSever, MySQL,SQLite等)、OPCServer、各种工业协议库(比如IEC104\Modbus等)等接口,实现与用户平台的应用系统无缝对接,使应用系统通过统一的接口及数据模型,与工业现场设备保持着畅通的双向通讯。

     SZServer提供配套客户端软件,用户可通过客户端软件实现对网关设备的远程配置升级维护、现场PLC等智能设备的远程编程、网关及现场设备诊断等高级功能。

     SZServer为协助用户构建工业物联网平台而设计,充分考虑了信息数据在大(公)网传输时的有限带宽、链路不稳定等情况,根据工业过程数据及现场事务操作等特点,通过深度实现传输压缩、断线缓存等技术,不仅极大的节省流量,同时不丧失实时性的稳定通讯,即使在网络中断的情况下,断网期间过程数据也不会丢失。

     SZServer采用多种加密算法、安全审计等设计,实现了所有会话的深度加密,有效保障业务数据在多元异构的复杂网络传输中的安全性。

     SZServer内置业务数据自组织功能,在SZServer管理的网关数据结构,可采用面向真实对象建模,这可以使应用系统更加专注与业务分析和处理。

     SZServer属于远程在线系统,当其管理的网关设备注册到服务后,可自动同步最新的数据模型,测点列表等,免去了对点实验的繁琐。

     SZServer内置权限系统,用户可以分区、分角色管理网关设备。

四、主要功能描述

SZServer提供系列配套的客户端软件及组件,实现了可伸缩的扩展功能,现就SZServer的几个主要客户端及组件介绍如下;

1、企业管理器 SZAdmin

实现接入设备的在线管理,现场数据实时查看、日志调阅、通道报文实时获取等系列功能,可充分实现远程对网关设备工程配置、升级、诊断等维护操作。

2、远程设备映射管理器

实现建立与现场智能设备的虚拟通讯链路,客户软件可通过本机虚拟的网卡或串口资源,直接与现场的智能设备通讯,实现诸如PLC远程编程,高级诊断等功能。

3、桥接服务软件

对于企业内部设备不能上网的情况,SZServer提供了一套桥接服务软件。该软件可运行与现场专业工程师的计算机。当该软件启动时,可将指定的设备快速接入SZServer 维护云平台,实现远程维护。

4、API接口

SZServer提供的编程接口有标准C++的API,也有跨语言的C#、JAVA接口,借助这些API接口,应用系统可深度使用SZServer的各项功能。

5、协议栈接口

SZServer提供了一套工业通讯协议库组件,目前内置了IEC104\Modbus\CDT\Bacnet等数十种协议,用户可自行配置各种协议建立SZServer与应用系统的通讯方案。协议库组件具备相当的可伸缩性,我们也在不断的添加更多工业协议的支持。

6、其他功能接口

SZServer提供标准的OPCServer组件,用户可通过OPCClient访问SZServer管理的网关数据。

SZServer提供各种工业实时数据库组件,实现SZServer管理网关数据实时推送至实时数据库,目前实现的有PI,iHyperDb,eDNA等。

SZServer提供各种关系数据库组件,实现SZServer管理网关数据实时推送至实时数据库,目前实现的有SQLServer,MySQL,SQLite等。