工业设备无线监控解决方案

　   ▋ 行业背景

　　今天，以TCP/IP协议族为基础的Internet网络为我们提供了信息共享的平台。得益于TCP/IP的开放互连特性，越来越多的通信网络及智能设备接入到Internet。

 

　　随着现代工业与科技的进步与发展，工业控制领域的网络化，分布式的特点越来越明显，需求与日俱增。工业控制从传统的现场控制逐步发展到了远程监控模式，强大的Internet和日趋成熟的数据通信技术使距离不再成为一种制约，工业控制网络因此得到了延伸。

　　而以4G/5G为技术支撑的无线数据运营网络为工业数据传输领域提供了一个可靠的数据通道。利用其无线接入、与Internet连接、数据传输率较高的特点，已经可以实现工业领域的远程数据传输，完成工业远程控制的网络化。

 

　　目前在中国，以4G/5G技术为承载，为其用户提供语音及数据据服务。随着无线通讯技术的发展，4G/5G产品在数据传输领域的应用越来越广泛，尤其是4G/5G通讯模块的出现，更加速了这种应用的发展。北京东用科技依据多年的无线技术领域经验，针对当今工业领域出现的特点与需求，为工业用户开发了基于TCP/IP网络及4G/5G网络的ORB305系列产品。ORB305系列产品具有宽温工作、宽电压供电，可靠性高，对工业环境的适应性好，易于安装，易于维护等特点。能够为客户提供高速、永远在线、数据的透明传输，完全能够满足行业数据采集传输和监控的需要，可广泛应用于工业自动化行业。

　   ▋ 方案设计依据

　　2.1安全性和可靠性

　　考虑到工业自动化控制系统对数据有一定的特殊需求，在整个系统设计中要充分考虑到数据的安全问题，在设备的选型上着重衡量设备的可靠性，以确保整个系统安全、可靠运行。

　　2.2技术先进性和实用性

　　保证满足工业用户应用的同时，又要体现出无线网络系统的先进性。在网络设计中要把先进的技术与现有的成熟技术和标准结合起来，充分考虑无线网络应用的现状和未来的发展趋势。

　　2.3灵活性和可扩展性

　　根据工业用户未来应用的需要和变化，应具备充分的接入能力和可扩展性，包括多种接入方式的提供和接入的可扩展性，带宽的扩展与速率的平滑升级以及处理能力的可扩展性，最大程度地减少对网络架构和现有设备的调整。

　　2.4可管理性

　　考虑到工业用户下端设备分布比较分散，维护困难程度比较大，方案采用集中管理的网络架构，实时监测设备的运行状态，并可通过监控中心对下位机进行远程设置。

　　2.5兼容性和经济性

　　兼容性，能够最大限度地保证网络现有各种计算机软、硬件资源的可用性和连续性；经济性，在充分利用现有资源的情况下，最大限度地降低网络系统的总体投资。有计划、有步骤地实施，在保证网络整体性能的前提下，充分利用现有的网络设备或做必要的升级。

　 ▋ 网络架构说明

　　3.1网络拓扑

 

　　3.2方案说明

　　工程现场：

　　实际的工程现场会由多种设备构成，这些设备的运行及状态将通过内置的一个或多个以太网PLC进行采集、监控。4G无线工业路由器内置100Mbps以太网接口，与现场一个或多个以太网PLC的以太网口相连，构成工程现场网络。4G无线工业路由器可通过西门子PLC的24VDC输出供电，且再上电后自动连接Internet，并与监控中心前端的“VPN防火墙”建立加密安全隧道。

　　安全隧道用于保证流向“监控中心”及“工程现场网络”的通讯数据不被Internet非法用户获取。同时将“工程现场网络”与“监控中心”无缝连接，中心维护人员可以直接通过访问“工程现场网络”中设备的IP地址，对现场设备的配置进行更改。

　　监控中心：

　　监控中心包含了企业的全部核心应用。其一般由有线网络接入（带有固定公网IP地址）、支持VPN接入的防火墙，路由器，及维护人员组成。

　　作为管理人员可通过人工方式，或企业已有的应用服务，对工程现场的设备进行维护或监控。

　　出差维护工程师：

　　身处异地的维护工程师会由于多种原因参与到远程的客户支持中。维护工程师可以接入Internet，通过监控中心的安全认证，与客户现场的设备建立连接。

 

　　基于东用科技《无线远程维护解决方案》，可获得满足以下特征的完美系统：

　　工程现场网络无人值守，4G无线工业路由器7*24小时在线。

　　4G无线工业路由器无需另购开关电源，可通过PLC电源直接供电。

　　工程现场网络接入无需运营商布线，4G无线工业路由器通过遍布全球的4G网络快速接入Internet。

　　4G无线工业路由器集成多层次安全功能，用户无需另购其他网络安全设备。

　　提高人力资源的利用率：维护人员可通过安全隧道，对现场故障工程进行分析，如可远程解决则避免维修工程师往复故障现场。如不可解决则安排配件及附近工程师排除此故障。

　　提升企业形象，创造二次价值：可利用已有业务系统，实时搜集前端设备状态。如发现前端设备呈现故障特征，提早安排对此设备进行维护。这样既可大大降低设备的停机率，提升产品可靠性。又可提升企业在用户心中的形象，降低企业维修成本，为企业在未来行业竞争中赢得高端市场提供充足的实力。

　　3.3工程所需设备列表

　　（1）工程现场（现场）：

 

　　PLC

　　带有以太网接口，能够配置IP地址及网关。

　　orb305：

　　连接4G/5G网络并与中心端接入路由器建立VPN连接，使中心端能够与下端PLC通讯，并对其进行监控和编程管理。

　　UIM/SIM卡：

　　用于4G/5G路由器（ORB305）拨号到运营商网络。

　　（2）监控中心端：

 

　　VPN路由器：

　　用于中心监控室接入网络，并与下端ORB305无线路由器建立VPN连接，管理下端4G/5G路由器，还可以提供办公上网。

　　企业宽带接入：

　　使用中国电信、中国联通提供的企业宽带，或者商用ADSL（需包含公网IP地址）。

　　PC/服务器：

　　只要满足能够运行监控软件运行即可。

　　中心监控软件：

　　监控软件，主要用于采集下端PLC数据，控制相应的设备。

　　PLC编程软件：

　　用于初始化及更改PLC程序。

　   ▋ 方案产品

　　ORB305无线路由器

　　DIN导轨安装，工业级无线路由器

　　ORB305无线路由器，是一款支持DIN导轨安装的工业无线路由器，采用4G高速无线网络作为数据承载网络，为远程设备和站点之间的联网提供安全高速的无线连接。无论身在何处，您的设备都可以借助4G/5G网络快速接入互联网。

 

　　ORB305无线路由器满足工业用户的需求，功耗低，操作温度可达-40℃~70℃，尺寸小，重量轻，支持DIN导轨安装，EMC指标严格，便于应用在严苛、狭小的工业环境中，是工业应用的理想选择。

　　ORB305无线路由器同时具有VPN功能，使设备数据在安全的IPSec隧道中传输，防止了数据被访问和篡改，提供了网络应用更高的安全性。

 

　　ORB305工业路由器特点：

　　高可靠性网络功能

　　采用高性能通讯模块，快速接入4G/5G网络；

　　采用软硬件看门狗及多级链路检测机制，具备故障自动检测、自动恢复能力，保证设备稳定可靠运行；

　　远程和本地升级固件程序，且采用冗余备份的升级机制；

　　易用性

　　丰富的接口，赋予设备高扩展性；

　　支持WEB、TELNET、SSH等多种配置方式；

　　支持配置导入导出功能，方便批量设备的配置工作；

　　支持软、硬件恢复出厂设置；

　　具备无线网络信号指示灯，分三级显示现场信号强度；

　　网络接口10M/100M自适应，交叉直连自适应；

　　支持DMZ；

　　支持DTU功能，赋予串口设备无线传输能力；

　　网络安全

　　虚拟专用网（VPN），支持基于标准IPSec的VPN服务；

　　全状态包检测（SPI）和拒绝服务（DoS）攻击防范等防火墙安全性能，在决定什么样的数据包允许通过之前，SPI检测所有进入数据包的头部内容。过滤器能被设置成为基于MAC地址或IP地址；

　　采用合法的MAC地址，每台硬件设备的网卡MAC地址全球唯一，避免局域网内MAC地址冲突；

　　支持集中式网管的能力，可通过网管平台支持大量设备的集中管理、批量配置和升级功能；

　　针对工业应用的设计

　　工业化设计，产品外壳具有足够的机械强度和刚度，标准工业DIN导轨式安装，适用于工业机柜安装；

　　SIM卡提供拆卸保护；

　　供电采用9~48VDC宽电压输入，连接头采用电源端子，具有防反接及防过流保护；

　　支持所有工业现场总线协议；

　　高可靠性

　　工作温度：-40℃~70℃，存储温度：-40℃~85℃；

　　湿度：5%~95%，无凝结；

　　IP30防护等级；

　　通过电力科学研究院的EMC检测及安全认证；

　　ORB305产品规格

 

　　软件规格

 

　 ▋ 厂商介绍