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世平集团联合上海南潮科技推出基于支持多种协议的Ruff-1294工业智能网关设计(TI TM4C129X)

 2017-07-12

工业物联网的核心是数字化,让所有设备联网,而联网之后的数据采集和传输是当前最重要也是最困难的环节,一方面,工业控制网络本身就存在多种复杂性的协议、接口等,另一方面,随着工业物联网的快速发展,对于网关的要求已经不再局限于数据采集和传输,如何对控制器里海量的数据进行本地计算处理及本地动作执行,从而打通下游终端数据的进一步挖掘和分析,将是传统工业网关向智能网关的迭代重心。

 

Ruff-1294系统概述

Ruff-1294是上海南潮信息科技有限公司(Ruff)基于TI公司TM4C129X系列ARM微处理器的工业控制主板,处理器内核为Cortex-M4F架构。

在硬件资源方面,目前Ruff-1294的硬件结构如下:

◆         处理器为TI公司 TM4C1294NCPDT微处理器,工作频率120MHz;

◆         芯片内置256Kbyte的 SRAM,1MByte的用户可编程 Flash;

◆         板载基于SPI接口的256Mbit的 可编程 Flash;

◆         板载64Kbit的基于I2C接口的eeprom;

◆         1 路 10/100M 以太网通信接口;

◆         1 路 USB HOST 通信接口;  

◆         1 路 CAN-Bus 通信接口;     

◆         4 路 RS-485 通信接口;                                                                      

◆         16×GPI;

◆         2路模拟信号量采集;

◆         8 路 PWM信号输出;

◆         外置独立看门狗定时器;

◆         两个用户可编程状态指示led灯;

◆         1个用户可编程状态指示蜂鸣器;

◆         6个软件不可编程无线通信状态指示led灯;

◆         2 路 Wifi通信接口;

◆         2路 Zigbee通信接口;

◆         2路GPRS通信接口;

 

Ruff-1294 能提供什么?

一般来说,工业网关需要具备对自动化系统通信协议的解析能力,目前市面上的大多数网关都以通信协议透传为主;而Ruff-1294目前支持多种工业通信接口、多种通信协议、多种上下行链路以及多协议互转/桥接,同时也支持区域设备自组网。

 

在工业硬件接口方面,支持RS-485 RS-422 RS-232、CAN、Ethernet、DIN/DOUT、AIN、PWM等,常用协议包括Modbus-RTU Modbus-ASCII Modbus-TCP、CAN 2.0 a/b、Ethernet/IP、Device Net、OPC、Profibus-DP、ProfiNet,同时也支持定制私有协议的要求。

此外,在上下行链路方面,目前Ruff-1294智能网关支持Wi-Fi、工业 Ethernet、GPRS、Zigbee、BLE、RS-485、CAN等多种网络链路,能满足目前所有网关接入需求。

总的来说,Ruff-1294具备对上(IT系统)的协议对接能力,对上的通讯能力,同时具备对上和对下私有协议二次开发能力,除此之外,Ruff-1294智能网关还具备数据缓存,本地计算(雾计算/边缘计算)的能力,让网关不再只局限于数据的采集和传输功能,而是上升为更为智能的工业网关。

 

 

功能框图

 

 

Ruff-1294 应用场景

目前,Ruff-1294已经应用在各个领域,包括工业制造业、能源光伏以及智慧农业领域,强大的数据采集传输与处理能力,让物联网的技术能更好的在各个行业运用,以下为Ruff-1294的实际场景运用案例:

1.       工业制造业

 

由Ruff开发的工业物联网应用产品Ruff Plant Insight(中文名:设备宝)就是基于Ruff-1294智能网关的工业制造监控系统,它可以通过对工厂设备的数据采集及传输,实时显示设备的运行状态、工艺参数、能耗、生产统计、意外停机、故障预警等运行状态数据,数据通过网关的本地信息采集能力、处理能力以及动作执行能力,让管理者可以远程监测工厂设备的一切状态数据,从而提高设备的综合效率及生产效率,适用于各个领域的工厂设备;

 

2.       能源光伏

在光伏领域,Ruff主要为分布式光伏屋顶提供采集和监控,也是基于Ruff-1294智能网关实现,主要检测电池板的实时功率、发电量、故障数据、电站运行状态、日月年累计统计、电站收益、地方补贴数据等等,让电站管理者可以实时管理各个屋顶的电站运行情况,从而保障投资者的收益及电站的运行稳定,在这个案例中,Ruff-1294智能网关通过采集逆变器上的数据,进行实时处理与传输,从而上传到云端进行使用,为能源领域带来更多的商业化收益。

 

3.       智慧农业

除了在工业制造业及能源领域的运用,Ruff-1294也在农业领域得到了运用,通过物联网的联网技术,做到农作物、农业生产工具、人三者联网,将农田作物的生产环境数据、农作物本身的数据进行记录分析,及时反馈给人,从而引导人做出快速的远程决策,也可以由系统自动做出决策并及时处理,例如浇灌、除虫等等。此外,对于一些生长种植难度比较高的农作物,则可以利用专家数据进行提前录入,从而指导人进行更加科学化的管理种植,达到生长最佳状态。

 未来,网关将会承载更多的职责,除了稳定的采集数据,串联信息化与自动化的桥梁作用,智能网关将会与云端、大数据产生更多的关联与交互,从而推动物联网的更快更智能化发展。

 

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