CANopen IoT——利用CANopen協議搭建的工業物聯網

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在許多應用中,專門設計的手機或平板電腦應用程序,使用戶無論身在何處都可以遠程控制和維護空調和加熱器。這些應用程序還允許對自動化系統組件進行狀態監控,以進行預防性維護。

  這些應用需要提供從基於網絡的監視或控制單元到具有現場總線接口的嵌入式傳感器的訪問,反之亦然。這適用於支持互聯網協議的網絡。此訪問可以調用雲連接或使用雲進行遠程數據處理或分發。

  CiA(CAN in Automation)協會特別興趣小組(SIG)CANopen IoT(Internet of Things)設計了規範CiA 309.5,它允許CANopen嵌入式網絡用戶使用Web協議和通信服務(如Restful HTTP,Websocket和MQTT)訪問其本地和遠程CANopen網絡。

圖1:CANopen IoT雲連接路徑的示例。本文圖片來源:CiA組織

 

  何爲CANopen IoT?

  在實施工業物聯網(IIoT)項目時,其中一個具有挑戰性的問題是最終用戶通常沒有關於現場總線接口的詳細信息。通常,現場總線系統對最終用戶是透明的。然而,現場總線系統通常需要諸如設備標識符或設備參數地址之類的地理地址,以允許訪問特定網絡部件或專用功能。使其可以從嵌入式現場總線網絡內、外的任何位置訪問協調功能池。

  最終用戶可以獨立於硬件平臺和通信技術來依賴和控制協調功能,而無需瞭解現場總線細節。CiA組織建議將邏輯尋址用作CANopen元素在系統範圍內的標識符,它是技術獨立的。這種尋址方法允許用戶在不知道CANopen的情況下請求諸如數據監視和過程控制之類的功能。系統本身仍然必須由熟悉CANopen的技術人員進行預先配置。

  CiA成員還打算通過提供增強、協調的可視化來提供更加舒適的診斷。嵌入式設備以某種方式提供診斷數據。在嵌入式設備上提供可視化功能可以解決此要求。

  因此,任何工業終端、平板電腦、手機、遠程桌面等都可以用作診斷服務的人機界面(HMI)。繞過中央主機控制器的限制,可以進行遠程診斷和維護。

  但是,提供可視化通常需要大量內存。沒有所需內存資源的小型傳感器就需要使用帶有寬帶互聯網連接的HTTP和Websocket提供可視化。

  CANopen IoT正在致力於幫助用戶解決這些挑戰。在應用層面,CiA組織計劃提供面向功能的服務。使用這些新服務,可以啓動、監視和控制面向特定應用的協調功能。這些功能是CANopen通信服務和通過邏輯尋址映射到Restful HTTP或Websocket的參數。使用現有的互聯網基礎設施直接或通過雲請求/收集功能。請求者/收集器是基於Web的應用程序,而提供的數據位於CANopen IoT網關中的應用程序服務器。

圖2:CANopen IoT網關通信。

 

  IoT網關和雲

  CANopen IoT網關可以將HTTP通過隧道或雲將請求/響應傳送到Web應用程序。如果通過雲,通信路徑必須包括邊緣網關,該邊緣網關具有爲符合雲要求的預處理而準備的所有隧道數據。本地通信也可通過CANopen IoT網關, 包括IoT和CANopen功能部件並管理它們之間的交互。

  CANopen功能部分與CANopen嵌入式網絡通信,而網關將在其中獲得的數據提供給其它網關功能部分。物聯網功能部件以JSON格式準備嵌入式CANopen數據,並將其映射到Restful HTTP請求/響應中,以傳輸到CANopen網絡/基於Web的應用程序。

  由於CANopen過程數據或診斷信息可能在數據動態更新以提交到Web時發生,因此使用Websocket協議可以優化雙向通信。Web應用程序建立Websocket會話。一旦CANopen數據出現在CANopen功能部件中,它就會在物聯網部件中處理並提交給Web應用程序。在這種情況下,Web應用程序不需要將此數據的HTTP請求輪詢到網關。(作者:Oskar Kaplun)

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