4G模组举例
AT是Attention的缩写,最早是贺氏公司(Hayes)为了控制调制解调器而发明的协议。后来随着网络带宽的升级,速度很低的拨号调制解调器基本退出一般使用市场,但是 AT 命令保留了下来,并且逐渐被标准化。现在的移动通信模组(2G,4G,NB-IOT)皆采用AT指令作为其控制协议,AT 指令已经成为通信模组产品开发中的实际标准。
某4G模块应用示意图
AT指令只是AT客户端(如MCU)和AT服务器(如移动通信模组)之间的软件接口,硬件上基本都采用串口作为接口。有一点需要注意,很多模块的串口电平采用的是18V,而大多数MCU的IO口电平是33V或5V,所以在硬件连接上需要依据具体情况考虑进行电平转换。
AT指令工作示意图
AT指令的大部分使用场景是这样:MCU主动发送AT指令给模组,然后等待模组返回数据,MCU再根据返回的数据做对应 *** 作。每个AT指令都有一个超时时间,如果MCU发送出AT指令后在超时时间内没有收到返回的数据则需要重试。AT指令中还有一种数据被成为URC数据,URC的全称是Unsolicited Result Code,翻译成中文就是“不请自来的结果码”。顾名思义,它不是模块对MCU所发送AT指令的返回,而是模块主动上报的数据。比如模块收到TCP数据包,或者模块的网络状态发生改变,都会通过URC数据主动告知MCU。
下面介绍下AT指令的格式。AT指令是基于字符串的通信协议,一般 AT 命令由三个部分组成,分别是:前缀、主体和结束符。其中前缀由字符“AT”构成;主体由命令、参数和可能用到的数据组成,结束符一般为 <CR><LF> (即回车换行,对应于ASCII码中的“\r\n”)。AT指令可以分为以下几种(<x>代表命令):
上表中省略了结束符,在实际使用中,将<x>替换为要用的命令,并且整个命令需要以<CR><LF>结尾。如何知道模块都支持哪些AT指令呢?关于具体的AT指令,其实不用刻意去记忆,因为每个模块都会有配套的AT指令集手册,要用的时候再去查询手册就行了。
AT指令应用举例(以下指令皆省略了回车换行):
MCU发送:AT
模组返回:OK
命令说明:可以根据是否有OK返回判断模块是否可用。
MCU发送:AT+CGSN
模组返回:<IMEI>
OK
命令说明:用于查询模组的IMEI。
MCU发送:AT+CGACT=<state>,<cid>
模组返回:OK
命令说明:用于设置模块PDP上下文激活状态。
MCU发送:AT+CGACT?
模组返回:+CGACT: <cid>,<state>
OK
命令说明:用于查询模块PDP上下文激活状态。工业物联网,通俗来讲就是智能工业,将具有感知、监控能力的各类采集、控制传感器,以及移动通信、智能分析等技术不断融入到工业生产过程中的各环节,从而大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,最终取代传统工业。国内也有主攻这一块的企业——成都万创科技。万创多年来持续专注于工业物联整体解决方案和智慧化工业场景打造,提供从边缘智能硬件、传感器(设备层)、工业通讯设备(网关层)、到云平台PaaS(云服务层)等多种物联产品及相应服务,实现了对工业物联网基础架构的全面覆盖。
物联网网关作为一个新名词,将在未来物联网时代发挥非常重要的作用。它将成为感知网络和传统通讯网络之间的纽带。物联网网关作为一种网关设备,能够完成感知网络与通讯网络以及不同类型感知网络之间的协议转化。
网关既能够完成广域互连,也能够完成局域网互连,具备设备办理功能。运营商能够办理底层传感节点,了解每个节点的相关信息,经过物联网网关设备完成长途 *** 控。
这一部分强调了一个要害点,即物联网网关完成感知网络与通讯网络的互联,但感知网络中有许多不同的协议,如LonWorks、ZigBee、6LoWPAN、rubee等来完成这种互联网,网关有必要具有协议转化才能。一起,网关有两个要害点,即完成广域互联。当广域网不行用时,网关往往能完成局域网互连,即近端之间的交互与协作。
lora网关
主要功能:一广泛的访问才能
现在,短程通讯的技能规范许多,只有LonWorks、ZigBee、6LoWPAN、rubee等常用的无线传感器网络技能,各种技能主要是针对某一应用开发的,缺少兼容性和体系规划。现在,国内外现已开展了物联网网关的规范化作业,如3GPP、传感器作业组等,以完成各种通讯技能规范的互联互通。
二可办理性
强壮的办理才能关于任何大型网络都是必不行少的。首先,需要对网关进行办理,如注册办理、权限办理、国家监管等。网关完成了子网中节点的办理,例如获取节点的标识、状况、特点、能量等,以及因为子网的技能规范和协议复杂性的不同,唤醒、 *** 控、确诊、升级和保护等的长途完成,网关具有不同的办理功能。根据物联网的模块化网关来办理不同感知网络、不同应用,保证使用一致的办理接口技能来办理终端网络节点。
三协议转化才能
不同感知网络到接入网络的协议转化,低规范格局的数据一致封装,保证不同感知网络的协议能够成为一致的数据和信令;将上层宣布的数据包分析成可由感知层协议识别的信令和 *** 控指令。
总结这些基本网关才能没有问题,但关于物联网网关来说,要害点之一是网关本身是完成感知层和通讯层的仅有入口和出口通道。外部只需要处理网关,而网关用于调度和 *** 控下面访问和注册的各种类型的传感设备。
因而,网关具有相似于API网关的要害才能,即对传感层中各种传感设备供给的不同类型的协议进行接入和适配,一起在协议接入后能够转化为规范接口协议和通讯层交互。关于实时接口,它能够选用相似的>
一般来说,物联网网关在架构和实现进程中会提供硬件设备,实现协议转化、路由、转发、自动注册办理、南北一体化的接口才能。这个网关通常是布置在局域网端的设备。对于整个云架构,只有网关设备和云能够交互。
边缘计算的终究落地能够在物联网网关层实现,即进一步提高物联网网关的存储和核算才能。一方面,在网关层实现本地收集后的数据自动收集,二次处理后收集上传到云端。另一方面,将云的要害核算规矩和逻辑散布到网关层,支撑网关层的本地化核算。这也是网关层功用的一个要害扩展。
一、将真实的加工制造连接到工业40如果使用了工业40技术,一个新的加工制造生产线可以实现多达25种的产品变化,同时将产量提高10%,库存减少30%。工业40架构的应用让制造商在生产过程中可以获得更丰厚的投资回报率。
工业40是一场工业的革命,目的是将信息技术(IT)的虚拟世界、机器的物理世界以及互联网合为一体。其中心是将具有IT功能的所有工业领域都整合起来。这些科技提高了灵活度和速度,能够使产品更具有个性化,生产更高效且规模可扩展,以及在生产控制方面具有更高的可变性。机器与机器之间的通讯和先进的机器智能化,提高了工艺的自动化水平,并带来了更多的自我监控以及实时数据。开放的基于Web的平台会增加制造企业的竞争力。
1分布式智能
这里说的分布式智能是指在智能传动和控制技术网络的机器设备中,加入尽可能多的智能和控制功能、或者单独的传动轴,而不是从一个中央处理单元(CPU)来处理所有的动作。
拥有机器层面的过程数据并决定用它做什么,反映出了人们相信一台机器可以经过装备使用过程数据做一些事情并且独自改善工艺流程,诸如实现调整产量、更加有效率的利用能源等目标,而不是依赖“云”来处理所有这些任务。
联网的机器可以与更高的生产线级别、工厂级别以及企业级别的网络进行通讯,从而能够实现对特定事件或特定产品的实时调节。集成了传动的伺服马达和无机柜传动系统将传动组件和运动逻辑顺序放到了单独的轴向上。
2快速连接
那些允许数据在整个企业架构中自由流动的系统,往往需要持续的投资和改进。一家工业40工厂车间所产生的大数据和信息流,可能会让公司的网络不堪重负。我们该如何改进自动化系统中的硬件和软件的功能,使这种设计流程更简单、花费更少的时间以及更加开放?通讯路径随着其创建和实施而变得更加流畅。在决定应该使用现场总线的什么功能时,应该看一下生产平台是否支持例如OPC
UA(来自于OPC基金会)这样的标准。消除不同供应商系统的障碍,而且对通讯和控制平台采取一种更加开放的方式很重要。
3开放标准和系统
重点是要思考系统到底“开放”到什么程度,是否支持新兴的通讯协议和软件标准,以及开放的独立组件如何让工业40成为现实。
开放标准允许基于软件的解决方案可以更加灵活地集成,并有可能将新的技术移植进现有的自动化架构中。开放的控制和工程软件也沿着这个方向将自动化和IT软件程序之间的间隙弥合。一个开放的控制器核心能够使用常用的高级IT语言(例如Java和C++)来创建自动化应用程序。
一台机器的 *** 作应该支持与智能手机或平板电脑进行简单的连接。软件可以借助控制器与3D模型软件的连接来加快自动化系统的设计和调试。一个运动控制器可以与模型之间发送指令以及接收反馈,使得机器的功能性在机械设计阶段通过运动控制就得到优化。这也让机器测试和编程可以在调试之前进行。在部件订货、组装机器之前,虚拟机器可以用来进行测试并完善设计。
4实时数据整合
在工业40的工厂里,可能利用实时的机器和工厂性能数据来改变自动化系统和生产工艺的管理方式。不用捕捉并分析数月以来有价值的关于生产率、机器停机时间或者能源消耗的数据,支持工业40的平台能够将数据整合到常规的工厂管理报告之中。这会让制造商和机器具备详细的信息来执行快速的工艺和生产变更,以实现产品满足特定客户需求的愿景。
5自适应性
现实世界中的主动性可以让生产更加连贯并以需求为导向。科技帮助生产线变得主动。目标就是让工作站和模块可以适应个性化的客户或产品需求。
在一个制造液压阀的工厂里,一套新的自适应组装生产线在每一件被加工件上都使用射频识别芯片。生产线上的9个智能站会识别出最终产品是如何被装配的,以及哪些工具设置和 *** 作步骤是必须的。每个相关加工件都带有蓝牙标签,会自动将信息传送给装配站。装配步骤信息会根据不同的产品以及相关加工件的技术水平不同而显示出来。该生产线可以生产一批相同尺寸的液压阀,也可以不需要人工干预就能生产25种不同产品型号。不再需要设定时间或者多余的库存。这使得生产线的产量增加了10%,库存减少了30%。
二、让工业40和IIoT在智能工厂里运行
工业40和工业物联网(IIoT)能够为设备(从传感器到大规模控制系统)、数据和分析之间提供更好的连接性,Beckhoff自动化的TwinCAT产品专家Daymon
Thompson这样认为。传感器和系统需要网络连接来共享数据,分析有助于做出更明智的决策。
物联网主要包括4个基本元素:实体的设备、与设备之间的双向连接、数据以及分析。设备可以是小到一个传感器大到一个大规模控制系统中的任何一种。传感器和系统需要与更大的网络进行连接,以共享由传感器或系统产生的数据。对此数据进行的分析会产生可执行的信息,其结果是让人们做出精明的决策。
在IIoT的实际应用中,
企业通过将设备或资产连接到云或者本地信息技术(IT)设施上来进行数据的采集和传送。然后对采集到的数据进行分析,可以发现设备或资产更多的潜在信息,防患于未然。
例如
,监控机械组件运行温度的传感器可以追踪任何异常状况或者偏离底线的情况。这使公司可以主动地处理不希望发生的行为,从而在可能造成有害危险的系统故障加剧之前进行预测性维护,否则这些系统故障可能会导致工厂停机以及生产收益损失。这种类型的信息有助于企业新产品的设计、系统性能效率的提高以及实现利润的最大化。
工业40让加工制造更灵活
在一个生产制造流程,甚至是整个供应链中,通过连接性推动更多的新发现和系统优化,这是工业40的核心概念之一,这种科技进步也被称为第四次工业革命。
工业40工作组成员、德国国家科学与工程院Acatech,将18世纪蒸汽机的发明和广泛使用定义为第一次工业革命。第二次革命是20世纪早期在装配线上使用传送带。第三次革命是在20世纪中叶开发出来的微电子学、PC和可编程逻辑控制器(PLC)。第四次革命是将PC和机器连接到互联网,并启用信息物理系统(CPS)。
工业40要求传统的生产制造工业实现计算机化。使用物联网和信息物理系统的概念会帮助实现“智能工厂”的目标,使生产制造具有前所未有的灵活性和非常高的精益生产效率。在生产制造中,一个显着的特点是重点关注的领域从产品本身扩展到了生产这些产品的工艺上。
制造商需要灵活的生产线来适应快速变化的客户需求。灵活的机器运行能够生产很多类型的产品,通过调整批量大小来获得更高的生产利润,这使得同一个生产线可以运行更复杂的混合产品以适应客户不断变化的需求。
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