使用云

实现基于云的远程访问通常是实现工业物联网(IIoT)和工业4.0应用程序以改进数据可视化的第一步。本文讨论了使用合适的协议将数据记录到云的最佳实践，并介绍了数学操作和通知等功能。本文讨论了一个特定的应用程序，以展示如何开始基于云的远程访问。

云计算的优势

与本地系统相比，基于云的数据存储和访问系统有几个优点。全球云连接只需要通过有线、Wi-Fi或蜂窝连接接入互联网。本地连接要复杂得多，特别是对于位于异地的用户。

基于云的数据系统可以在几小时内建立起来，前期资本支出很少或没有，并且可以在几分钟内与云服务提供商进行相对简单的交互。相比之下，建立本地数据系统总是需要大量的前期资本支出和信息技术(IT)专业知识，并且扩展可能非常困难、昂贵且耗时。

鉴于这些和其他优势，基于云的数据系统和其他服务正在广泛的商业和工业应用中迅速发展。随着供应商利用规模经济优势，这种快速增长导致价格下降。简单地说，云服务公司为每个用户提供it基础设施比每个用户设计、安装和维护自己的基础设施要便宜得多。

云中的数据存储和访问允许用户通过数据可视化获得洞察力。使用用于远程查看的小部件的可配置仪表板允许从连接到互联网的任何设备(如笔记本电脑、PC、智能手机或平板电脑)可视化基于云的数据(参见图1)。这些数据可以轻松地与其他用户共享，并且可以根据需要下载以进行分析。

数据记录

数据记录可以是本地的、基于云的，也可以是两者的结合。许多可编程逻辑控制器(plc)和人机界面(hmi)包括板载存储器，用于sd卡或USB驱动器上的本地数据存储(见图2)。工业工厂或设施也可能具有由IT部门维护的基于网络的数据库服务器。

然而，通过将数据记录到云端，可能性要大得多。可以创建和维护基于云的数据系统，或者使用服务提供商提供的端到端解决方案。创建一个基于云的数据系统需要一定程度的IT专业知识，尽管比在本地做的要少。例如，Amazon Web Services (AWS)是一个流行的云服务提供商，为那些希望托管自己的基于云的数据系统的人提供了许多所需的功能。

另一种选择是订阅使用托管虚拟专用网络(VPN)提供数据记录的端到端服务(参见图3)。这些类型的服务通常以每月订阅的方式提供，费用基于记录的数据点数量。这种类型的解决方案提供了将数据记录到云中并在全球范围内访问数据以实现可视化和其他目的的快速途径。尽管并非每个数据记录解决方案都有VPN路由器，但使用VPN路由器可以提供所需的安全性以及远程访问和编程功能(参见图4)。

协议和路由器配置

随着工业物联网的发展，可用数据量大幅增加，相应的需求是满足可靠性和安全性要求，可能会减慢数据传输速率并带来其他问题。

虽然工业以太网协议一直在发展，但一些较新的协议，如消息队列遥测传输(MQTT)通常是更好的解决方案。许多VPN路由器使用较新的协议以及工厂车间经常使用的多种常见工业以太网协议，同时提供所需的安全性。

图4:这些来自AutomationDirect的StrideLinx远程访问VPN路由器提供安全的远程访问，包括基于订阅的数据记录器和通知。礼貌:AutomationDirect[/标题)

具有数据记录功能的VPN路由器通常在幕后使用MQTT技术，因此用户可以使用最常见的工业协议，而不是先将它们转换为MQTT。通过识别每个组件要监控的标签，在路由器中配置数据记录，然后路由器将数据记录到云中，不需要PLC或HMI编程。

数据操作和通知

在可视化或通知发生之前，通常需要对数据进行清理和操作。在源头，数据通常被清理以消除故障，然后只有在出现异常时才发送到云端;当它发生变化时，就会大大减少从站点到云的数据流量。如果发生警报或事件，可以切换数据传输，将每个读数发送到云，以帮助分析预定的时间段。根据应用程序的不同，通常会在源端使用其他数据清理或操作方法。

一旦数据被记录到云端，用户需要一种可视化的方法。许多端到端解决方案允许实时监控和创建用于数据可视化的小部件。仪表板通常用于在预先配置的时间段内添加、删除、编辑和查看实时和历史数据报告。实时监控在云中显示实时数据，提供对机器或过程如何近乎实时地运行的洞察。

小部件可用于将实时数据和历史数据显示为数值，或显示为布尔状态(如true或false)。可用于帮助可视化数据的典型图形包括用于在可配置范围内显示值的仪表和用于绘制随时间变化的数据的图形。还可以使用模板来帮助快速显示云数据。带有数据标记和记录值的表以及固定间隔内的条形图是显示数据的其他常用小部件。可以通过使用公式来自定义选定时间段内的数据视图来操纵数据报表。典型的公式包括平均值、最小值、最大值、中位数、模式、范围、总和、first和last。

可以配置警报和通知，以便在参数超出预定义范围时通知用户。例如，当机器发生故障、需要维护或温度过高时，警报可以配置为通知特定人员。

通过简单的配置，用户可以启用云通知功能，根据预定义的机器或工艺条件提醒工作人员。这些通知可以分为低、中或高优先级，允许用户选择他们想要接收的通知。

所有人的云

云计算适用于小型、中型和大型公司记录、访问和可视化数据。入门成本是非常实惠的硬件和数据订阅(根据数据使用情况和服务提供商免费或按月付费)，而且配置很快。

例如，考虑Woodwest控制是一家总部位于科罗拉多州的系统集成商。在老板兼创始人克里斯·克雷戈斯基(Chris Kregoski)的领导下，该公司从事酿造、废水处理和其他项目。2014年，克雷戈斯基在自己的地下室创办了这家公司，并迅速扩大了业务范围，为财富1000强公司提供服务，同时保持对卓越和客户满意度的承诺。克雷戈斯基还拥有一家啤酒厂，并为自己和客户的啤酒厂从头到尾设计控制系统。此外，他的公司还支持在谷物进入酿酒厂之前进行准备的麦芽公司。

微酿造是一种半自动化的过程，酿酒商整天都在不断检查罐和容器的温度。监控实时数据、接收过程完成警报和创建每个批次的历史数据记录可以提高生产率、产量和质量控制。

Woodwest Controls使用AutomationDirect的StrideLinx解决方案来监控安装在客户现场的自动化系统。这些系统的主要组成部分通常是AutomationDirect HMI和PLC。PLC控制发酵罐的温度，以及澄清啤酒时的啤酒罐温度。这些罐需要保持在特定的温度下，必须由酿酒商密切监控(参见图5)。

StrideLinx配置用于记录储罐和支持系统(如乙二醇储存)的温度。第二天的酿造罐温度使用StrideLinx平台上的实时监控功能，提供近乎实时的温度显示。使用一个带有两块面板的仪表盘监测14个发酵罐和6个白蜡罐的温度，一块用于发酵罐，一块用于白蜡罐。

通过简单的配置，添加了警报来通知员工给定的步骤即将完成。当将这些过程完成警报添加到这个半自动化过程中时，可以提高生产率和产量。乙二醇报警器还配置了高温或低压，以确保适当的冷却罐和提高质量。

每个人的IIoT

当涉及到云计算时，要考虑更大的问题——记录到云中并从中访问的数据可以做很多事情。这些数据可用于提高机器和流程的效率。用户可以利用这些连接随时了解产量、过程状态、系统警报、原材料使用、能源消耗、维护需求等信息。

使用正确的技术，可以很容易地在一个站点上进行小规模的远程访问和数据记录实验，然后扩展并部署到其他生产线和站点。

本文发表在应用自动化补充的控制工程和设备工程．

-参见下文增刊中的其他文章。

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