微软Azure构建适用老旧设备的工业物联网条件监视应用场景
发布日期:2021-05-17 07:04:42 浏览次数:27 分类:精选文章

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老旧设备赋能工业互联网:基于边缘计算与Azure IoT Edge的实现

前言

老旧设备如何被赋予联网能力?物联网(IoT)如何产生类似互联网效应?如何再次挖掘工业生产过程数据价值?这些问题的答案将通过一个实际案例得到详细阐述。本文将重点介绍无锡凌顶科技旗下SCAEdge边缘计算网关如何为老旧PLC构建完整工业物联网平台提供底层支撑,并结合微软Azure赋能工业设备接入工业互联网。

背景

传统制造业数字化面临的瓶颈主要体现在以下几个方面:设备不具备联网能力、数据源分散、数据复用能力较弱、行业系统层级应用等。这些问题的存在严重制约了制造业数字化转型的进程。

本例的亮点之一是通过SCAEdge边缘计算网关为老旧PLC构建完整工业物联网平台,并结合微软Azure赋能工业设备接入工业互联网。本例主要介绍在任意架构(Arm/x86_64)结合Azure IoT Edge,并使用scapeak-iiot module在边缘侧跟踪工业现场条件变化。具体实现包括通过边缘计算网关上传至Azure IoT Hub的必要告警信号、关键变量等数据。

适用场景或需求

本解决方案在以下场景下具有广泛应用价值:

  • 传统PLC可接入OPCUA Server(即使该PLC不支持OPCUA)
  • PLC直接连接至IoT Edge
  • PLC间接连接至IoT Hub
  • 生产过程数据不上云
  • 事件上云
  • 边缘侧数据清洗
  • 云端作业下发
  • 体系架构

    本解决方案的体系架构主要包含以下几个核心组件:

  • SCAEdge边缘计算网关:作为工业物联网的底层支撑平台,负责数据采集、处理与传输。
  • Azure IoT Edge:在边缘侧运行的微服务,负责数据的局部处理与上云发送。
  • OPCUA Server模拟驱动:通过OPCUA协议接口,实现老旧设备与现代工业互联网的连接。
  • Azure IoT Hub:作为工业物联网的数据中枢,负责数据的存储、管理与应用。
  • QuickStart

    准备

  • 具备ArmV8/x86_64处理器的开发机
  • 一个PLC(如Mitsubishi、SIEMENS等)
  • SCAPEAK-iiot模块
  • Azure资源(包括但不限于IoT Hub、IoT Edge等)
  • Azure IoT Explorer(预览版本)
  • 启用 AzureIoTServer

  • 启动Azure IoT Explorer(预览版本)
  • 通过界面添加新的设备注册
  • 配置设备属性和连接字符串
  • 将设备添加至Azure IoT Hub
  • 启用 SCAPEAK Method

  • 将SCAPEAK-iiot模块安装至PLC
  • 使用SCP工具传输配置文件至模块
  • 启动SCAPEAK-iiot服务
  • 通过模块接口验证服务状态
  • 启用 OPCUA Server

  • 下载并安装OPCUA Server模拟驱动
  • 配置驱动文件至网关
  • 重启服务确保模拟驱动生效
  • 通过OPCUA Client验证接口可达性
  • 面向开发者

    调用 opcua_read_value 直接方法获取数据

  • 使用提供的SDK调用opcua_read_value方法
  • 通过API获取指定节点的数据值
  • 根据返回参数判断读取结果
  • 处理异常情况并进行日志记录
  • 遥测功能telemetry_control

  • 在Azure IoT Explorer中创建遥测方法
  • 配置遥测主题和控制参数
  • 启动遥测功能
  • 在设备端验证数据上报
  • 在Azure IoT Hub中查看数据流
  • 通过以上步骤,可以实现老旧设备的数字化转型,充分释放工业生产数据的价值。本解决方案不仅降低了传统设备的升级成本,还为工业物联网的快速部署提供了可靠的技术基础。

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