IOT平台架构方案 IoT平台是整个工业物联网的核心，管理终端设备的安全接入、数据采集，数据传输、数据清洗、分析、转 化等，通过IoT平台将离散数据进行整合，深入挖掘数据价值，通过平台数据路由功能实现数据的透明可视、 实时共享、业务协同。 IoT平台 边 缘 终 端 设 备 网 关 接入管理 集成标准工业 设备控制器驱 动，提供开源 SDK，支持多 网络、多协 议接入，简化 设备接入 难 度，实现快速 安全接入 设备建模 构建设备物模 型，实现对接 入产品的属性、 服务、事件等 信息的配置， 完成同一产品 的设备快速配 置，快速实例 化 规则引擎 规则1 数据处理 节点 业务节点2 规则节点N 数据处理 节点 数据 转发存储 规则节点N 规则2 安全系统 数据分析 对采集到的数据 进行清洗、 转 化、分析、计算， 生成相应的业务 数据，并通过组 态工具快速构建 数据展示应用， 降低开发门槛， 缩短开发周期 数据可视化 设计器 运行时 应 用 程 序 物 联 网 各 行 业 场 景 构建工厂边缘侧设备接入网络 构建工厂边缘侧设备接入网络，搭建网络安全体系，实现IT与OT网络的安全隔离，设备的安全访问，数据的高效采 集和传输。 公/私有云 专线 办公信息层 企业路由器 办公信息网络，通过权限 控制实现办公网络用户对 服务器应用数据安全访问 IoT云平台 核心管理层 管理网络设备，配置网络的 安全策略，快速切断异常网 络，防火墙保证信息安全 边缘服务器 三层交换机 三层交换机 二层交换机 接入/汇聚层 二层交换机 工厂 光纤 环网 二层交换机 二层交换机 二层交换机 隔离转换层 车间局域网 智联宝 NAT路由器 LoRa网关 电表 电磁流量计 测温仪 三节灯 继电器 网闸 无线AP 现场总线/直连 传感器 IT、OT网络安全隔离 数据高效转换，实现 风险隔离，信息安全 车间局域网 串口服务器 现场总线网络 设备就近高效接入，节约 成本，环形光纤网络冗余 高效实现数据的快速汇聚 设备局域网 仪表 AGV 注塑机 数控车床 工业设备层 设备局域网 机器人 网络独立，风险分散 实时控制，高效响应 集中管理，分散控制 冲压自动线 设备接入方式 PLC有网口 适用场景： PLC本体或与PLC相连 接的交换机有RJ-45网 口，可接入新的链接， 开放通信权限 适用设备： 设备PLC为西门子、三 菱、欧姆龙等品牌且 PLC具备网口 方案概述： PLC直连数据采集网络， 通过边缘数据采集微 服务实现就近数据采 集、存储 PLC无网口 中控PC RS232/485设备 无控制器/无法通信 适用场景： PLC无RJ-45网口或有网 口但通信链接数已满， 无法建立新的通信链接 适用场景： PC本体或与PC相连接的 交换机有空余网口，开 放通信协议或接口 适用场景： 仪器、仪表、串口设备， RS232/RS485接口未被 用，开放通信协议 适用场景： 设备无控制器或有控 制器但是控制器不具 备通信条件 适用设备： 设备PLC为西门子、三 菱、欧姆龙等品牌旧款 不具备网口PLC 适用设备： 检测设备、智能仪器、 自动线的中控系统、 DCS系统。 适用设备： 仪器、仪表、部分PLC 等具有RS485/RS232接 口的设备 适用设备： 老旧设备（冲压设备、 普通车床，折弯机、 剪板机等） 方案概述： PLC加装通讯模块，配 置通信参数，模块连接 数据采集网络，通过边 缘数据采集微服务实现 就近数据采集、存储 方案概述： 检测设备、中控系统、 DCS系统的PC机直连数 据采集网络，通过边缘 数据采集微服务实现数 据就近采集、存储 方案概述： 设备侧增加串口服务器， 将串口数据转换成网口 数据，实现串口设备数 据的采集、存储 方案概述： 通过智联宝采集设备 状态，仪表，传感器 数据，实现设备快速 接入，数据快速采集 集成 设备PLC有网口接入 设备PLC具有网口，通过NAT路由器或网闸快速接入到IT网络，实现IT与OT网络的安全隔离，使用三层核 心交换机对接入设备IP分配和管理，实时监控数据采集网络的异常。配置PLC通讯参数，开放通讯协议和点表， 实现通讯链路的构建和数据采集。 工业设备层 隔离转化层 接入汇聚 核心管理层 数据中心 三菱系列 西门子系列 以太网 IT网络 OT网络 NAT路由器/网闸 （可选） 接入层交换机 三层交换机 边缘服务器 其他常用系列 设备 数据传输 方案适用：西门子、三菱、欧姆龙等品牌且具备网口的PLC设备 ① 客户：完成网络部署、包含局域网杀毒和防火墙加固； ② 客户：联系设备供应商配置通信参数，开放通信权限，提供通讯协议，并配合美云完成联机测试工作； ③ 美云智数：完成通信测试以及联调； ④ 美云智数：完成设备对应组态看板开发以及和三方系统的集成。 设备PLC无网口接入 设备PLC无网口，通过加装以太网通讯模块或接口转换模块，使PLC具备以太网通讯能力，使用三层核心 交换机对接入设备IP分配和管理，实时监控数据采集网络的异常。配置PLC通讯参数，开放通讯协议和点表， 实现通讯链路的构建和数据采集。 工业设备层 隔离转化层 接入汇聚 核心管理层 数据中心 三菱系列 西门子系列 RS232 RS422 总线网络 以太网 IT网络 通讯/接口转化模块 接入层交换机 三层交换机 边缘服务器 其他常用系列 设备 数据传输 方案适用：西门子、三菱、欧姆龙等品牌且无网口的PLC设备 ① 客户：完成网络部署、包含局域网杀毒和防火墙加固； ② 客户：联系设备供应商配置通信参数，开放通信权限，提供通讯协议，加装通信模块，并配合美云完成联机测试工作； ③ 美云智数：完成通信测试以及联调； ④ 美云智数：完成设备对应组态看板开发以及和三方系统的集成。 设备中控PC接入 设备中控PC有网口，通过NAT路由器或网闸快速接入到IT网络，实现IT与OT网络的安全隔离，使用三层核 心交换机对接入设备IP分配和管理，实时监控数据采集网络的异常。配置PC通讯参数，开放通讯协议和点表， 实现通讯链路的构建和数据采集。 工业设备层 隔离转化层 接入汇聚 核心管理层 数据中心 设备 OPC/API/数据库/文件 NAT路由器/网闸 （可选） 中控（PC） OPC/API/数据库/文件 接入层交换机 设备 三层交换机 数据传输 方案适用：检测设备、智能仪器、自动线的中控系统、DCS系统 ① 客户：完成网络部署、包含局域网杀毒和防火墙加固； ② 客户：联系设备供应商开放通信权限，提供通讯协议或接口，并配合美云完成联机测试工作； ③ 美云智数：完成通信测试以及联调； ④ 美云智数：完成设备对应组态看板开发以及和三方系统的集成。 边缘服务器 RS232/485设备接入 RS232/485设备无网口，通过加装智联宝模块，使设备具备以太网通讯能力，快速接入数据采集网络，使 用三层核心交换机对接入设备IP分配和管理，实时监控数据采集网络的异常。配置设备通讯参数，开放通讯协 议和点表，实现通讯链路的构建和数据采集。 工业设备层 流量计 智能电表 PH仪表 仪器仪表 隔离转化层 接入汇聚 以太网 RS232 热电偶 数据中心 智联宝协议 RS485 智联宝 压力表 核心管理层 接入层交换机 温湿度仪 方案适用：仪器、仪表、部分PLC等具有RS485/RS232接口的设备 ① 客户：完成网络部署、包含局域网杀毒和防火墙加固； ② 客户：客户完成设备改造，加装传感器和仪表，并配合美云完成联机测试工作； ③ 美云智数：完成通常测试以及联调； ④ 美云智数：完成设备对应组态看板开发以及和三方系统的集成。 汇聚层交换机 数据传输 边缘服务器 无控制器/无法通讯设备接入 设备无控制器 或控制器无法通讯，需要按照需求对设备加装传感器，通过智联宝采集传感器数据，实现设 备关键参数的快速采集，使用三层核心交换机对接入设备IP分配和管理，实时监控数据采集网络的异常。 工业设备层 继电器 隔离转化层 以太网 开关量 智联宝 光电传感器 接入汇聚 核心管理层 数据中心 智联宝协议 接入层交换机 设备 方案适用：无控制老旧设备（冲压设备、普通车床，折弯机、剪板机等） ① 客户：完成网络部署、包含局域网杀毒和防火墙加固； ② 客户：客户完成设备改造，加装传感器和仪表，并配合美云完成联机测试工作； ③ 美云智数：完成通常测试以及联调； ④ 美云智数：完成设备对应组态看板开发以及和三方系统的集成。 边缘服务器 三层交换机 数据传输 IoT平台作为企业信息化系统的神经中枢，协调支撑各大系统的高效运行 EMS EAM 设备台账 故障报修 点检巡检 设备保养 设备台账 设备参数 仪表管理 设备状态 设备产量 能源统计 用能分析 远程调控 能耗数据 能源质量 关系型数据库 接口标准 语言无关性 集成成本低 容易上手 节能管理 订单管理 存入 设备管理 物模型管理 模板管理 规则引擎 场景联动 数据路由 协议管理 采购管理 人 设备控制 数据下发 数据采集 订阅推送 环 机 法 料 工艺配方参数 生产加工程序 齐套检测结果 作业指导文件 生产指令信息 训练模型 推理结果 图像数据 特征数据 AI&大数据 MES 1 仓库管理 物料消耗 能源消耗 产量数据 生产工单 产品管理 生产过程数据 工艺实时数据 设备状态数据 检测结果数据 完工报工数据 生产管理 生产管理 IoT平台 读取 时序型数据库 ERP 工艺管理 品质管理 设备管理 2 统一数据采集平台 AI质检 AI巡检 AI智能分拣 3 打通数据通信 预测性维护 规范交互接口 打造高效数据采集和精准的数据分析基础 数据通信标准一致，可读性强 规范化的接口文档，助力系统之间交互 避免多种数据采集系统并存，采集混乱无序 数据质量有保证，清洗脏数据 API实时监控，方便用户运维，追溯解决问题 4 5 业务流数据协同 6 场景化联动支撑 数据分析可视化 工厂生产、设备、工艺、质量之间全闭环管控 支撑重要工序的质量管理 工厂整体运营管理透明化 促进工厂之间的数据与资源共享，信息协同 设备运维等知识和技术复用 数据中台助力数字化转型 IoT平台将管理延伸到设备，实现协同生产、智能制造 IoT平台管理各大边缘系统，为了保证各系统数据同步的实时性，减少数据同步的环节，IoT平台创建并管理各工厂 边缘系统与MES系统通信通道，使MES系统与边缘系统之间直接通信，将MES系统的生产指令信息第一时间下发到生产 现场，避免了人工录入生产参数出错的可能，同时对于不合规的生产，系统强行管控，禁止设备加工运行。此外，IoT平 台提取生产加工过程中的特征数据，通过大数据分析技术，挖掘现场设备利用潜力，监控各工厂管理政策的执行情况， 分析生产的瓶颈环节，指导投资决策。 MES系统 IoT平台 生产工单 工厂1边缘系统 工单编号 生产工单数据 工序编码 生产过程数据 工单信息 生产报工数据 生产过程 工厂2边缘系统 工艺实时数据 生产工单数据 设备实时数据 生产过程数据 环境实时数据 生产报工数据 生产报工 工厂3边缘系统 工单编号 生产工单数据 生产概况 生产过程数据 成本消耗 生产报工数据 设备或产线 生产工单数据 岗位要求 工序编号 模具/量具 物料清单 SOP/图纸 加工程序 工艺参数 检验参数 标签打印 加工使能 （防错、 开线点检） 生产过程数据 故障报警 加工进度 异常信息 操作日志 工艺数据 能源质量 环境数据 设备状态 生产报工数据 工单编号 工序编号 设备编号 工人编号 加工程序 工艺参数 模具编号 检测结果 生产数量 生产能耗 物料消耗 加工工时 IoT平台记录生产过程数据，实现各加工过程的全面追溯 使用IoT平台完成整个生产过程过站信息采集，工单数据绑定，实现每个工序的人、机、料、法、环等对象的正反向追溯。帮助企业快速 找到引起产品质量问题的原因，改进生产工艺，降低生产成本。 产品 扫码 物料标签 物料1 物料2 绑 定 上料 扫码 SMT 上料 溯 源 标 签 收货 跟踪标签 扫码 扫码 焊接 板检 跟 踪 标 签 工单 工序 双向追溯 MES 过站 数据采集 IoT平台 追溯对象 人员：资质 设备：设备编码 工艺：工艺参数 物料：物料批号 检验：检验数据 环境：环境数据 DB 准备工序 成型 机加 SN 装配 测试 包装 发货 物料标签 扫码 跟踪标签 扫码 扫码 扫码 扫码 扫码 产品标签打印 下线扫码 基于IOT的异常全闭环管理和监控，促使问题高效处理 标。 IoT平台采集现场设备各种异常，并将异常报警消息第一时间通过多种方式推送给相关人员，跟进异常处理过程，生成绩效考核指 异常来源 异常类型 安灯呼叫 设备异常 工艺异常 质量异常 操作异常 进度异常 模具异常 环境异常 超限报警 故障报警 非法操作 异常路由 消息接收 异常自动更新 异常看板展示 分配异常通知人 异常广播呼叫 分配异常责任人 美信/微信/邮件 环境判异 IoT平台 SPC判异 加工超时 MTTR MTBF …… 绩效考核 异常响应时长统计 异常处理时长统计 异常时长统计 异常频率统计 异常原因分析 维修方案积累 分析报告 异常升级员工、 主管、厂长 异常报警->绿转红 未处理 处理中 刷卡签到->红转黄 美信 企业微信 Email 刷卡完成->黄转绿 已处理 异常消除->绿 异常状态 声光响应 处理识别 广播 报警灯 IoT+AI故障预测，最大限度提高设备利用率，防止异常停机 IoT平台采集设备健康状况的特征数据，训练设备故障预测模型，通过预测模型对设备当前的健康状况推理预测，最大限度提高设备 利用率，防止设备因突发故障造成的异常停机。 IoT云平台 数据收集 数据标注 数据上传 数据标注 待优化数据提取 数据合成 云边协同 模型训练 标 注 验 证 预 测 模 型 模型训练 测试集 模型部署 模型下载 模型一键部署 在线预测 模型效果评估 设备健康状况预测模型 IoT+AI 状 况 边缘系统 振动分析 油液分析 温度上升 设备特征 数据采集 数据采集 数据清洗 听得见的噪声 过热无法碰触 预防性 维护 特征数据上传 预测性 维护 企业微信 机械松动 巡检发现 美信 推理判断 故障预警 训练集 模型预测 Email 模型管理 模型部署 零件利用不充分 影响正常生产 保养成本高 精准运维,成本最优 对生产影响最小 零件利用效率高 立即维保影响正常生产 影响其他零件的寿命 影响产品一致性 低效运行 影响品质 随时宕机 随时宕机,阻碍订单准时交付 影响周边设备的稳定运行 产生大量不合格产品 灾难性故障 时间 基于IOT构建智能工厂方案 价 值 品质不良率下降 30% 设备OEE提高 25% 改 善 上下游数据拉通 供应链数据协同 集团级驾驶舱 设备健康管理 人工维护成本降低 21% 设备预测维护 全员参与维保 事业部/园区级 工艺参数监测 设备维修成本减少 27% 数据实时监测 设备无需值守 工厂级驾驶舱 异常自动提醒 问题快速定位 车间级仪表盘 环境参数监测 产线级仪表盘 质量数据监测 生产进度监测 生产运营效益提升 20% 无故停机减少 生产全面保障 设备级仪表盘 智慧能源管理 工业物联网平台 设备运行参数 设备状态信息 设备状态不明 折弯机 冲床 冲压车间 物料编码信息 物料生产状态 物料状态不明 数控机床 工艺配置参数 工艺实时数据 工艺状态不明 注塑机 激光切割机 机加车间 注塑车间 人员身份信息 人员工作状态 人员状态不明 项目实施前痛点问题 温湿度传感器 设备内部环境 在制品加工数 在制品合格数 设备异常报警 设备安全参数 生产环境不明 SMT贴片生产线 生产状态不明 安全状况不明 电子车间 温湿度 电子货架 仓库