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2.0 赛诺梵工业互联网边缘计算及云平台-技术白皮书V1.2

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工业设备物联云平台
技术白皮书
深圳市赛诺梵科技有限公司
目录
2
01
产品体系介绍
02
03
应用案例介绍
关于赛诺梵
01
产品体系
产品体系
4
工业设备物联云平台生态体系
(端)
数据交互组件
Triton
(边)
边缘计算服务
Janus
(云)
工业云平台
Neptune
设备快速接入平台
便捷的数据传输工具
工业数据收集、处理、决策及可视化
已训练模型快速执行
工业应用发布
深度数据分析、模型训练
体系架构
5
端
边
集中设备
用户现场
(局域网)
(移动网)
云平台
(英特网)
专用工控机或服务器
通讯
组件
Triton
云
边缘
计算
Janus
工业设备云平台
英特网
端
离散设备
通讯
组件
Triton
数据
引擎
分析
引擎
应用
引擎
01/01
Triton@Device通讯组件
Triton@Device 通讯组件
7
设备与边缘计算、云平台的通讯信使。是面向设备控制程序开发人员的开发包工具,通过它帮助开发者搭建数据通
道、方便各类设备与边缘端或云端进行双向通讯。
Triton被控制程序所集成,运行于设备的控制器或上位机之上。通过Triton与设备的结合,设备就有了能与外界
“沟通”的能力。
基本功能
1. 设备控制程序<->Triton 数据传输SDK(数据收发)
技术规格
1. 运行平台:
2. Triton<->Janus/Neptune数据收发
WinCE6.0/Windows(x86/x64)/Linux(x86/x64/AR
3. 设备数据处理(格式化、压缩、加密)
Mv5/ARMv6/ARMv7/AArch64)
4. 网络异常时的数据缓存再发
5. Shell命令解析执行
6. 文件传输
7. 自动更新服务
2. SDK适配平台:
Codesys(2.3/3.5)/Otostudio(2.3/3.5)/C/C++
3. 最低数据交互间隔:50ms
01/02
Janus@Edge边缘计算系统
Janus@Edge 边缘计算系统
Janus是一套用于设备现场数据管理的专用软、硬件系统。
• 设备数据采集到用户本地,不必实时传输到云端。
• 从云平台下载应用、数据分析模型。数据就地分析、应用。
• 必要的数据定期从边缘计算系统同步到工业设备物联云平台,利用海量数据优化模型,训练完成继续回到边缘
执行。
• 支持多种主流的工业通讯协议,简单配置后即可接入。将现场各类不同的设备接入同一平台。
• 支持设备间使用不同协议进行同一通讯、调度;
• 满足设备数据处理的实时性、敏捷性、私密性及高可用。
边缘计算将安全、存储、计算、人工智能的优势从云端拓宽到边缘,通过安全、快速的接入方式兼容不同工
业协议、数据格式的设备,提供低延时、低成本、高可用、易扩展的本地计算服务,并与Neptune中的大数据、
学习模型等结合提供最佳的数据应用模式,打造出云边端三位一体的工业互联网体系;
9
Janus@Edge 边缘计算系统
10
功能说明
1. 多协议接入支持:
第三方应用
Triton/MQTT/HTTP(HTTPS)/Socket(TCP/UDP)/Mod
局域网
bus(RTU/TCP)/CANOpen/HostLink/基于RS485/232
的串口通讯协议
Janus API
2. 自定义编写数据流式处理逻辑
3. 数据持久存储
4. 数据满载处理策略
5. 自定义编写设备间调度逻辑
6. 用户定义数据同步至Neptune
7. 应用市场下载应用
8. RESTful API供第三方应用或系统调用
9. 用户通过Neptune开发者门户开发应用后推送至边缘
(即将推出)
局域网 /
专用线缆
Triton
协
议
适
配
器
云
端
同
步
数
据
持
久
数
据
清
理
消息推送
英特网
Neptune
应
用
市
场
Janus@Edge 边缘计算系统
11
优势
1. 易接入:支持多种工业协议,无需额外开发;
2. 低成本:数据不必实时上传云端,节约带宽流量;不
Janus on 高性能工控机
< 10 设备接入
Janus on 高性能服务器
< 200 设备接入
Janus on 微数据中心单元
< 1000 设备接入
需要建造数据中心,节约建造成本;
3. 高响应:在用户本地网络即可实现数据流转、即时判
断;
4. 高安全:需要连接到云端的数据都由用户自行决定;
5. 高扩展:提供平台API、开发门户,方便与第三方系统
集成或者开发者直接在平台上开发应用;
6. 高整合:按使用场景搭载专用硬件,即插即用。
Janus@Edge 边缘计算系统 – 支持多种协议接入
12
如果您的设备支持以下协议中的任意一种,您都可以在几分钟之内将设备接入到Janus中;事实上,无论是
软件还是硬件,只要协议兼容,均可通过可视化设置接入Janus,接入Janus后,统一变成一个“接入”,实现
“不同物理设备+不同架构软件”统一通讯高度。
• MQTT / AMQP
Subscribe或Publish均可
• Modbus TCP/RTU
主站或从站均可
• Socket TCP/UDP
Server或Client均可
• HTTP
Server或Client均可
• OPC UA
Server
• 串口通讯
基于RS232/422/485物理接口均可
如果您的设备控制端或者上位机有操作系统(Windows/Linux/MacOS均可),还可以直接运行“Triton@Device
通讯组件”,它能够帮助用户用更简单的方式完成数据交互,并且提供更多的功能。
Janus@Edge 边缘计算系统 – 自定义编写流式数据处理逻辑
设备一旦接入Janus后,即可进行数据双向交互。但很多时候,设备发出来的数据并非直接可使用的数据,
需要对数据进行转换、修改甚至计算后方可供后续的应用来使用。Janus提供了一个基于Javascript语法的数据处
理逻辑编写的工具,数据到达Janus后,立即执行用户编写的逻辑。例:
13
Janus@Edge 边缘计算系统 – 自定义编写流式数据处理逻辑
还有以下更多的数据流式处理应用场景:
14
Janus@Edge 边缘计算系统 – 支持编写设备调度逻辑
15
Janus提供了一套编写设备间数据交互的工具,用户可以根据产线或者设备间协作的需要,设定或编写各方之间
需要交换的数据、交换的条件以及方式等。与“自定义编写流式数据处理逻辑”一样,均采用Javascript语法。
通过这套工具,一方面可以实现柔性的控制调度,另一方面通过Janus作为桥梁,调度中涉及的每一个设备,只
需要和Janus通讯,设备间的通讯由Janus完成,大大降低了逻辑的耦合性,降低编写难度,也提高了可维护性。
两步即可完成调度:
1.设定参与调度的设备
2.设定调度的方向、条件及内容
Janus@Edge 边缘计算系统 – 支持编写设备调度逻辑
16
以下实例涉及:
• 一台AGV (Modbus)
• 一台CNC1 (TCP)
• 一台CNC 2(Triton@Device)
实现以下调度:
• 所有设备就绪时,CNC1向
AGV和CNC2发出就绪信号,
AGV取料至CNC2处,CNC2设
定为加工就绪状态;
• AGV到达指定位置后,通知
CNC2开门;
参与调度的任意一方有数据产生时,将进入调度判断
设定判断成立时的触发方式
设定调度中的发起者
编写调度成立的条件
设定调度中的接收者
编写调度成立时需要传输的内容
编写调度说明
Janus@Edge 边缘计算系统 – 应用市场
设备接入Janus产生数据交互后,除了调度外,利用数据结合具体的行业场景制作行业化应用,提高用户应
用效率才是边缘计算的核心应用。基于这种思路,Janus将连接、数据处理、调度以及其它支撑功能作为平台的
基础功能,与具体设备相关的应用,以应用中心(即App)的形式呈现。
工业应用与消费级应用不同的是,应用必须了解行业,懂这一行的痛点,才能够开发出合适的应用。也因如
此,Janus上的应用需要懂设备、懂行业的用户才能开发。Janus立足于此,打造最好的工具,降低开发的难度和
要求,使用户只需要关注业务逻辑的部分,其它部分均由平台完成。
在2019年,Janus “开发者中心”将全面开发完成,使得用户可以像开发微信公众号一样,通过开发的方式
制作应用App。
17
Janus@Edge 边缘计算系统 – 应用市场
应用示例:
目前在数据、注
塑、机器人、污
水处理设备、制
鞋设备、焊接方
面,平台已经积
累了一定的应用。
18
各类现场应用
19
设备看板
生产工单
OEE分析
工艺文件管理
Janus@Edge 边缘计算系统 – 应用 – 焊接质量分析
20
机器人运行
视觉+AI算法判定焊接质量
焊机反馈
加工过程各环节时间分配
焊机参数设定
Janus@Edge 边缘计算系统 – 应用 – 焊接质量分析 – 效益
3.机器人的关键参数曲线帮助定位机器人是否发生
偏差或故障
21
4.焊机的关键参数曲线帮助定位焊机是否发生异常,有无按设
定值进行加工
1.结果判定更及时准确
不需要人工干预
2.加工过程的时间消耗分析可以清楚指导用户哪些
机器人动作需要进行调节及优化
5.通过机器学习分析参数的设定与加工质量的关系,不断迭代
出最优加工参数,并且进一步形成参数推荐,新工件需要加工
时,推荐出适合的加工参数、方法。
已实施的设备行业
22
数控加工中心(手机玻璃)
桁架机器人工作站(汽车零件)
机器人装配工作站(电子3C)
工艺文件管理 + 刀补参数推荐
工艺文件管理 + 产线自动化
产线自动化 + 质量追溯
激光切割工作站(钣金)
焊接工作站(钣金)
输变电站冷却阀(电力)
物料调度算法 + 产线自动化
质量自动判断 + 参数推荐 + 质量追溯
预测性维护 + 故障诊断
Janus@Edge 边缘计算系统 – 标准API
提供标准、完善
的API文档及接
入指南,进一步
提高平台的集成
度,用户也能够
使用更灵活的方
式运用Janus。
23
01/03
Neptune@Cloud工业设备物联云平台
Neptune@Cloud 工业设备物联云平台
一套用于设备远程数据接入、监控以及应用的云计算应用平台。用户通过Neptune,能够利用设备的静态数据、
动态数据、传感数据及其它系统数据,构建设备远程监控,数据分析模型,智能应用等。
功能说明
1. 支持与Triton/Janus数据双向通讯
2. 对设备进行远程管理
3. 支持用户自定义设备管理方式:静态数据/实时数据/历史数据/图表/表格/远程操作/视频等
4. 支持用户自定义的数据管理:数据触发/数据转换/数据计算等
5. 支持设备云盘:设备的配置文件、工艺文件和其它重要文件可同步至云端,避免损坏或丢失
6. 支持用户自定义的多设备WebSCADA
7. 云端数据持久:设备数据将持久在云端,避免损坏或丢失
8. RESTful API供第三方应用或系统调用
9. 应用市场下载基于设备数据的分析、优化应用
10.用户通过Neptune开发者门户开发大数据分析应用(即将推出)
25
Neptune@Cloud 工业设备物联云平台
26
第三方应用
优势
英特网
1. 云边端缝连接:Triton/Janus/Neptune强大的通
讯机制使得数据在云边端都能以同一方式集成;
设备管理
远程视频
设备数据定义
远程HMI
自定义设备表单
数据触发器
实时数据监控
数据处理器
历史数据统计
数据导出
自定义监控
应用市场
2. 数据安全:数据传输、存储到应用,都配备强大
的安全措施;
3. 亿级设备并发:强大的数据集群可支持亿级设备
数据并发冲击;
4. 优质的数据存储环境:使用光存储集群持久用户
Neptune
API
消息
推送
设备数据;
5. 灵活扩展的API:提供开放标准的API,通过API实
现与第三方应用系统的快速集成;
6. 生态丰富的应用市场:以设备数据为基础,由用
户共同参与构建无限可能的大数据应用;
英特网
Janus/Triton
开发者
门户
Neptune@Cloud 工业设备物联云平台
设备远程数据接入、监控:
27
Neptune@Cloud 工业设备物联云平台
设备地域分布管理:
28
Neptune@Cloud 工业设备物联云平台
云端应用市场
29
各类云端应用
30
远程参数设置
远程程序更新
故障工单请求
历史数据诊断
Neptune@Cloud 工业设备物联云平台
应用:三维模型实时运动轨迹+关键数据呈现
31
构建覆盖云边端完整的工业互联网数据体系
32
Path > Offset: 1.5
Path > Offset: 1.5
设备管理者
效益关注者
Industrial
Develop & Deploy
通讯组件
Triton
工业设备
API Docs
Services
Get Started
Apply Insights
Catalog
API
控制工程师
Developer Forums
Healthcare
Fast & Lean
> Offset:
Path Path
> Offset:
1.5 1.5
Open
边缘计算
Janus
Documentation
Oil & Gas
Industrial
Industrial
设备运维
API Docs
API Docs
Learn
Industrial
云平台 Path > Offset: 1.5
Neptune
Knowledge Base
Develop &Deploy
Deploy
Develop & Deploy
经营分析
Catalog
Catalog
Deploy
Get Started
Get Started
Apply Insights
Apply Insights
远程服务
Developer Forums
Developer Forums
开发工程师
数据科学家
设备专家
API Docs
Blog
Fast & Lean
Fast & Lean
Industrial
效益优化
Documentation
APIDocumentation
Docs
Develop & Deploy
Open
Develop
&Open
Deploy
Services
Knowledge Base
Knowledge
Catalog Base
Catalog
APILearn Learn
Get Started
Apply Insights
Blog
Developer Forums
Blog
应用流程
33
拓展阶段
集成阶段
改造阶段
分析阶段
根据目标(如:计算
OEE、能远程查看设备
运行状态等)分析:
- 需要接入的设备是
哪一些,有无联网
条件
- 设备需要提供什么
数据才能满足目标
计算
- 哪些数据是设备本
身提供的,哪些是
需要外加
对改造后已具体接入条
根据分析结果,对设备: 件的设备,集成Triton;
设备接入Janus或者
- 接入网络或专用线
Neptune
缆
- 加装传感器
- 加装智能盒子
- 加装工控机
- 更换控制器
应用阶段
对已接入
Janus/Neptune的设
备:
- 使用平台功能
- 在平台内开发应用
- 在平台外集成接口、
开发应用系统
增加接入的数据源、累
积足够多的数据样本后:
- 在平台使用大数据、
深度学习工具构建
数据模型
- 通过训练集迭代优
化数据模型
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34
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02
应用案例
智慧矿井提升机
36
改造阶段/集成阶段
分析阶段
短期:
设备发生故障时,智能判断故障可能引起的成因,
矿山控制器
并将解决方案推送到用户现场,用户依推荐方案
尝试解决问题。
中期:
张力传感器
智能盒子
提高解决方案的推荐命中率。
远期:
加速度传感器
能够预测故障的发生并通知用户采取措施。
Neptune
运行状态数据从控制器获取,反馈数据需要增加
相应传感器。
智慧矿井提升机
应用阶段
预测故障成因及
处理措施推送,超过50%
的故障通过此方式解决
37
焊接工艺参数优化
38
改造阶段/集成阶段
分析阶段
短期:
保存每次焊接的加工数据,比对给定工艺参数下
关键加工数据的变化情况,结合结果评价手段找
到数据的异常点。
机器人
控制器
焊机控制器
Janus
远期:
通过大量的加工数据以及加工场景,自动调节加
视觉检测系统
工参数,使得加工质量、速度达到最优状况。
Neptune
焊接数据应用
焊接质量分析及工艺参数优化
39
应用阶段
快速定位到异常点
CNC产线OEE提升
40
改造阶段/集成阶段
分析阶段
实现产线上所有设备的通讯交互,借此减少人员
投入,缩短响应时间,减少人为因素所引起的错
传感器
CNC
误;减少各个子系统间的数据传递延时及提高正
确性;
AGV
反馈设备真实的OEE,以辅助采用正确的提升手段。
Janus
检测系统
Neptune
传感器
机器人
控制器
刀补模型优化
CNC产线OEE提升
41
弧宽:3±0.05mm
边缘厚度:0.4±0.05mm
实际测量
设计尺寸
产品质量
统一输出
效
益
英特网
工业云平台
迭代优化模型
边缘计算
根据模型迅速计算结果
设备OEE
模型更新
人员数量
协议转化
局域网
4类机床
3类专用协议
Modbus RTU
WebService
HTTP
Modbus TCP
RS485
MES/ERP
第三方信息系统
CNC
CNC
检测仪器
AGV
传感器
03
关于赛诺梵
-./01
!"
赛诺梵是进入“深圳市宝安区工业互联网产业生态供给资源池”的工业互联网平
台企业,致力于将工业互联网技术应用到工业领域,打造最具工业基因的工业互联
网数据应用平台,帮助中国制造迈进智能制造时代。赛诺梵参与多项国家重点研发
计划项目,参与全国工业机械电气系统标委会“数控装备互联互通”系列国家标准
的制定工作。公司核心产品Neptune@Cloud云平台结合了边缘计算和云计算等技术,
提供面向设备制造商、设备服务商和设备使用者的设备及设备数据管理和应用的深
度服务。
2016年由国内知名运动控制及自动化高科技企业固高科技投资,赛诺梵结合固
高科技的工业控制核心技术,从工业设备的底层控制切入,形成工业设备数据的产
生、传输和应用的闭环。
赛诺梵目前已经拥有自主知识产权20余项,高级人才20余人。
品牌定位
公司愿景
公司使命
最具工业基因的
工业互联网数据应用平台
成为信息技术和
工业技术融合的引领者
以信息技术和数据为工
业创造新活力
应用客户
44
富士康
康宁公司
弗兰卡
科赛机电
埃夫特机器人
博创机械
天机机器人
仨联自动化
台湾新汉
固泰科自动化
45
谢谢您的观看
谢
谢FOR
聆 YOUR
听
THANKS
WATCHING
深圳市赛诺梵科技有限公司
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