食品饮料行业IoT解决方案

       当前，智能制造在食品饮料行业是非常火热的话题，许多企业致力于在智能制造的转型道路上取得领先地位，通过建设数字化工厂以最终实现降本增效。构建以CPS为核心的智能制造不仅要实现各个系统间联网数据的交换，还需要智能体系进行分析、决策、指令执行。互联互通作为智能制造中的先决条件，对于信息采集与集中管理有着决定性的作用，是OT与IT汇聚与融合，实现实时化、可视化、智能化的基础。

       拥有即插即用开放架构的食品饮料行业EcoStruxure IoT，清晰地界定了IoT平台的三层架构，即边缘层、平台层和应用层，在每层中灵活配置对应的功能模块，实现设备互联、数据采集、数据清洗、数据存储、应用集成和运营管理应用，架构的合理性确保各系统边界清晰可落地，降低实施的复杂度和难度。

       施耐德电气EcoStruxure IoT物联网平台，具有以下特点：

       ●高可用性：EcoStruxure IoT平台提供多种高可用性机制，其中包括：IOServer冗余，实时数据库服务器分布式体系架构，实时数据库服务器冗余，历史数据存储转发，历史数据库服务器冗余等。

       ●可重用性：EcoStruxure IoT平台是按照最大限度的工程重用来设计工程开发方式的，采用了真正面向对象的设计模式。任何应用功能组件都被设计为对象模板，并可生成多个的应用功能对象实例部署在不同工作节点。可以极大的提高工程效率，并减少工程开发和调试的时间。

       ● 易于维护性：利用EcoStruxure IoT平台，监控系统是一个维护性很好的系统。EcoStruxure IoT所提供的系统开发平台，为系统集成商和业主提供功能强大的配置、开发、维护平台，系统在线运行时进行局部的修改而不影响系统的整体运行。

       ● 开放性：EcoStruxure IoT平台软件具备开放的架构，允许用户在系统平台上实现二次开发，拥有极强的扩展能力，为项目的应用以及未来系统的扩展提供坚实的基础。

       ● 完善的安全机制：EcoStruxure IoT平台软件本身内建完善的安全机制，允许用户定义用户与其控制的设备之间的关系，允许定义用户角色，赋予这些角色针对不同设备安全组的权限，这些权限非常的全面和细致，包括：是否可以确认报警；是否可以操作；是否可以在配置环境下操作等。

       ● 高性能的运行时：在EcoStruxure IoT平台提供的分布式架构下，能够实现应用的高性能。包括：数据采集，数据运算，数据存储，以及监控界面的高效刷新。Wonderware 系统平台最大可支持单系统400个节点，100W点的IO控制，以及200W点的数据存储。

       ● 数据采集：EcoStruxure IoT平台提供丰富的设备集成接口，作为数据客户端和设备之间的中间模块。提供以不同类型通讯方式（以太网、串口等）、通讯协议（Modbus、Profibus、IEC标准等）连接基础设备（PLC、DCS、OPC Server等）。为监控软件、数据库软件、第三方数据客户端等等提供实时数据的访问服务。数据访问服务器（DA Server）提供DDE、Suitelink、OPC的协议支持。

       ●支持Web Service、Web API、REST、MQTT、MODBUS、OPC UA技术应用，支持多种通讯协议，具有对接其他系统的开放性

       ● 数据采集平台具有数据采集接口配置文件功能，可通过远程登录服务器方式或着远程桌面的方式进行远程部署，可导出或导入配置文件，方便项目的调试和维护

       ● 提供在线监视功能，对采集接口性能、网路传输性能进行监测，对于需要缓存的关键数据如果出现采集中断，可在边缘层进行数据缓存，同时进行报警及报警信息的记录，采集恢复后自动上传缓存数据。

       ● EcoStruxure平台连接管理，管理所有连接至平台的边缘服务器或通过认证的智能设备，连接服务以MQTT消息服务的形式，提供连接、认证、点位数据传输等规范。

       ● 支持海量消息高吞吐、高并发的上下行消息处理，实现边缘端服务或广域智能设备的数据远程接入及指令下发；

       ● 支持MQTT协议的接入，提供SDK及终端发现及校验机制，保障信息服务的安全可靠。

       ● 以流计算为核心，实现对接入数据的实时处理、计算、分析的计算平台，提供在线设计、调试、运行监控的开发与运维管理能力， 实现从接入、计算到存储的端到端的处理，可根据实际需要基于SDK扩展开发功能组件。

       ● 通过组织（体现为分组）-设备-点位（体现为属性/事件/方法）构成了平台的物联数据结构。组织承载事业部-工厂-车间的层级结构，可以根据现场的情况快速的扩展。

       ● 对于系统的关键操作进行日志集中管理，系统会进行日志输出，如用户权限变更，用户设备操作记录等。工业物联网平台会对所有系统、子系统的日志进行聚合并提供日志平台进行查询展示，让系统管理人员技术运维人员，能即时进行日志的查询、统计、下载。

       ● 平台提供对外服务接口，满足外部系统如MES、QMS、EMS的集成与调用，包括设备信息查询接口、数据模型查询接口、事件信息查询接口、告警信息查询接口、设备控制接口等。

       施耐德电气食品饮料行业EcoStruxure IoT，在边缘层和平台层实现数据接口标准化，完成数据采集、数据存储，在应用层深度集成MES、QMS、EMS等系统，实现业务应用标准化定义，实现产线可视化，规范工艺下发到设备执行的互联集成，支持生产执行自动化，推动工厂设备综合运行效率OEE提升，工艺质量在线监测与优化，实现远程查看设备的实时运行状况、订单执行情况，实现实时监测、可追溯和可视化，对执行过程进行统计分析，支持决策，从而提升设备综合运行效率，提升精益化管理水平。

       在建设数字化工厂的过程中，食品饮料行业领先的跨国食品公司工厂遇到了一系列的数字化难题。现阶段该工厂的痛点具体包括：

       ● 该工厂多年来构建了多个独立的业务功能系统，烟囱式架构形成多个信息孤岛，信息不能共享，业务不能协同；

       ● 现有产线中控系统与数采平台等各系统平台间相互独立，数据不能互通，OT与IT之间并未实现互联互通；

       ● 数据管理标准不统一，与设备交互的接口及设备数据采集标准参差不齐，导致设备数据采集、传输、存储与应用困难；

       ● 生产命令下发与执行仍需要人工在多个系统间操作切换，耗时耗力；

       ● 各设备相互独立无法协同工作，设备运行状态、异常报警信息与生产执行情况无法及时上传到统一的平台进行实时监视与调度协同；

       ● 设备与生产数据无法自动实时采集进而导致设备与产线的生产运行情况无法实时进行可视化管控；

       ● 各个平台和设备的数据无法互联互通，没有统一的数据库进行数据收集清洗，从而进行后续的数据分析。

       该工厂希望通过搭建数据完整、准确、及时和数据共享的标准化数据中台，支撑智能一体化应用建设。针对该食品饮料工厂的现状，施耐德电气食品饮料行业团队基于食品饮料行业的特点，为其定制了一套符合食品饮料行业使用需求的IoT平台，实现了以下诸多功能：

       ● 基于EcoStruxure IoT平台构建数据中台；

       ● 实现各种PLC、DCS、传感器和仪表设备的接入以及与多个上位机及SCADA系统的集成；

       ● 进行数据清洗、数据计算、数据统计和数据缓存；

       ● 实现实时计算、数据管理、模型组态和数据存储；

       ● 构建应用分析与服务，提供智能应用。