本技術專欄是針對2023年11月刊載的indexPro iP-special（PR文章）中涉及的通信協議等，由本公司獨家添加解說并重新編輯而成。

康泰克一直致力于提供適用于各種傳感器和現場設備的測量控制用擴展板，并在過去30多年中一直引領基于PC的電子測量和FA控制市場。此外，本公司還在太陽能發電和基礎設施領域交付了超過2萬個遠程監視系統。 基于這些開發技術和交付經驗，本公司于2015年推出了針對M2M/IoT市場，追求“簡單”、“便利”、“易用”的“CONPROSYS?”。隨后，為了滿足各種用戶需求和要求，本公司進行了功能的添加和調整，并推進了面向更廣泛市場的網絡功能和標準化IoT功能的固件開發。

CONPROSYS IoT網關系列的特點

△ 標準化的IoT機制通過零代碼、低代碼操作

△ 考慮了實用量產系統的耐環境工業設備

△ 全新配備路由器功能、樓宇設備BACnet通信功能

△ 購買后也可通過固件更新使用新功能

目錄

可根據用途選擇的CONPROSYS IoT網關系列

通過固件更新不斷發展的IoT功能

全新支持BACnet通信

通過OPC UA服務器、MTConnect通信實現數據聯合

靈活支持各公司SCADA/云服務

簡易路由器功能

無需SCADA/BI工具！？標配Web HMI功能

標配可通過視覺設置規則的低代碼腳本功能

總結

可根據用途選擇的CONPROSYS IoT網關系列

IoT（Internet of Things）市場正在從導入期（創新者～早期采用者）過渡到普及期（多數群體），在大多數企業都提倡DX（Digital transformation）化的背景下，無論行業如何，IoT的理念正在穩步滲透。康泰克與用戶共同走過這個市場變革，擴大了CONPROSYS的商品陣容，并提供了構建IoT機制所需的功能。

本公司提供了4種類型的產品，從可以通過非編程方式進行監視和測量的遙測器（TM Telemeter），到可以使用PLC（Programmable Logic Controller）語言執行指令和控制程序的配備軟PLC的可編程自動化控制器（PAC System）。

CONPROSYS IoT網關產品的用途和功能如下所示。

通過固件更新不斷發展的IoT功能

CONPROSYS IoT網關支持全球標準的現場網絡/IoT通信協議，如MTConnect、OPC UA、Modbus、MQTT。

這些功能以固件的形式配備于計算機設備中，并導入了用戶可以自行更新固件的機制。自開始發售以來，已經多次進行了基于用戶需求的功能添加和改良，使產品真正實現了“簡單”、“便利”、“易用”的目標。

CONPROSYS IoT網關在發生通信故障導致數據發送未完成時，會自動進行數據發送重試。同時還具備這樣的功能，即使通信故障持續，未完成的數據發送處理會積累為多個隊列，一旦通信故障解決，就會從未完成的數據發送處理重新開始。防止由通信故障導致數據丟失的功能這一標準配置，對于系統設計者來說是十分便利。

M2M Gateway的方框圖如下所示。

IoT網關功能方框圖

什么是MQTT

MQTT是由IBM公司和Eurotech公司的成員于1999年提出的協議。在MQTT通信中，發送方可以將要發送的數據暫時保存在數據區域，而不必等待接收方處理完成，可以立即轉移到下一個處理。

由于在網絡帶寬和設備資源方面的需求最小化，同時能夠確保一定的可靠性，因此該通信方式在IoT領域備受關注。

MQTT通信形態示例

MQTT協議的特點

協議簡單

由于其最小的報頭大小為2Byte，是一種非常小巧輕量的協議，因此可以在對內存和運行速度有嚴格限制的設備，以及帶寬狹窄的通信環境中使用。

可擴展

由于實現通信環境所需的資源較少，因此可以在小型IoT設備到高性能終端等各種設備上實現，從而實現高度靈活的系統構建。

可靠性

在MQTT中，可以實現在通信環境不穩定等情況下根據級別進行通信的機制，例如縮短IoT設備重新連接所需的時間以及可設置通信的到達性等功能。

MQTT協議的安全性

在使用MQTT構建IoT系統時，保護系統免受各種攻擊和威脅是非常重要的要素。建議使用SSL證書和密碼，在客戶端和代理之間實施ID、認證和許可。

全新支持BACnet通信

CONPROSYS IoT網關此次通過全新配備BACnet服務器功能、客戶端功能和路由器功能，從而可用于實現樓宇設備的IoT化。

配備BACnet通信功能

BACnet是用于智能樓宇用網絡的通信協議標準。在空調設備、照明系統、電氣設備、安防和防災設備以及電梯等各個領域，可以構建一個即使是來自不同制造商的產品，也能夠通過通用接口連接和監視所有設備的系統。CONPROSYS M2M Gateway支持“BACnet IP”協議，配備服務器通信功能和客戶端通信功能。

服務器通信功能

這是通過使用BACnet對象類型，可以向BACnet客戶端提供IoT網關的內部信息的功能。它可以將不支持BACnet的設備和傳感器整合到支持BACnet通信的樓宇管理系統中。

客戶端通信功能

這是一種收集樓宇設備（BACnet服務器）信息，將其轉換為MQTT等不同通信協議，并向上級系統提供信息的功能。它可以構建通過云端對分散的樓宇設備信息進行整合，并對其進行遠程監視的系統。此外，它還可以將支持BACnet的樓宇設備轉換為OPC UA或MTConnect等其他通信協議，并與工廠設備系統進行整合。

什么是BACnet

BACnet（Building Automation and Control Network）是用于建筑網絡的通信協議標準。它用于控制樓宇內的空調、照明、電力、安防、防災、電梯等。1987年，BA（Building Automation）系統相關的各類團體在一次會議上確定了方針，基于1995年由ASHRAE（美國采暖、制冷與空調工程師學會）制定的ANSI/ASHRAE Standard 135-1995，BACnet于2003年作為BA系統用協議，在國際標準規范ISO16484-5中進行了規定。

日本由電氣設備學會制定了擴展為日本規格的日本標準（IEIEJp、IEIEJp-A），因此包括標準規范的ASHRAE BACnet在內，存在3種協議。

BACnet包括用于通過以太網進行BACnet服務通信的“BACnet IP”協議，以及使用EIA-485（RS-485）作為數據傳輸物理層的“BACnet MS/TP”協議。

樓宇管理系統的構成示例

通過使用BACnet協議，可以不再需要傳統設備和系統制造商獨有規格的接口，可以構建一個通過通用的BACnet接口連接和監視不同制造商設備的系統。

通過OPC UA服務器、MTConnect通信實現數據聯合

CONPROSYS IoT網關配備了OPC UA服務器功能，可以使用SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）或BI（Business Intelligence）工具輕松可視化收集的數據。同時還配備了面向機床的通信協議MTConnect Adapter功能，使其能夠從支持MTConnect的客戶端軟件進行訪問。

什么是OPC UA

OPC UA（OPC Unified Architecture）是為生產工廠和廠區設備等工業自動化等領域制定的、用于進行安全可靠數據交換的開放性國際標準規范。OPC Foundation于2008年發表，之后其作為IEC 62541得到了國際標準化。

此外，它與PLC的國際標準IEC61131-3高度整合，能夠在維持制造現場（FA）信息與上級監視控制系統（SCADA）和生產管理系統（MES）之間的可靠性的同時，還可輕松進行連接。因此，它在包裝機的通信標準規范PackML（ANSI/ISA-TR88），注塑機的通信標準規范EUROMAP，以及機床的通信標準規范umati等眾多行業中得到采用。德國機械工業聯盟（VDMA）正在制定一項名為“OPC UA for Machinery”的通信標準，該標準整合了為不同行業制定的規范，旨在成為所有機械裝置的基礎。

利用OPC UA的系統構成示例

OPC UA的特點

擴展性

通過使用OPC UA，可以從嵌入式系統到大型機實現系統的統一和可擴展配置。

相互連接性

傳統上，工業用設備和控制裝置通常采用制造商獨有的通信標準，從而導致整個系統難以協同工作。OPC UA可以從工廠內用于控制的控制器無縫連接到監控系統、生產管理系統等。

安全性

最近，廠區和工廠設備的安全對策成為一項課題。OPC UA通過使用Secure Channel，保證了OPC UA Server和Client之間消息的安全性，因此可以輕松實現裝置之間的安全通信。

什么是MTConnect

MTConnect是由MTConnect協會制定了標準的面向機床的通信協議。 制定該協議旨在增強設備和應用程序的數據獲取功能，降低整合成本。 在美國為中心，許多大型制造商已經采用了這一標準，并且它作為未來的標準規范備受關注。

利用MTConnect的系統示例

MTConnect的特點

開放協議

傳統上，在使用多個公司的機床時，需要開發符合每個公司獨有標準的軟件，但由于MTConnect是采用了HTTP、XML等標準互聯網技術的開放協議，因此轉換用軟件可以相對容易地進行安裝。

無使用費

由于MTConnect無使用費，因此無需向MTConnect協會支付許可使用費。此外，同意MTConnect的許可合同的企業還可以將MTConnect整合到其自己公司的產品中。

數據結構通用化

MTConnect針對從機床獲取的各類數據（主軸負載、軸速度、報警等）的數據結構按各個數據種類規定了數據結構。 用戶企業可以在連接不同機床制造商的設備時，無需擔心數據結構的問題，從而可以輕松進行相同類型的數據比較和統計。

靈活支持各公司SCADA/云服務

通過MQTT、HTTPS、TCP等通信功能，可以與自己公司的云服務“FacilityView”、SCADA軟件CONPROSYS HMI System（CHS）以及各公司的云服務實現出色的連接性。

簡易路由器功能

CONPROSYS IoT網關此次全新配備了路由器功能。具體功能包括DHCP服務器、靜態路由、端口轉發、IP過濾等基本功能。雖然不及專業的商用設備，但作為用于IoT網關的功能已經足夠。由于不再需要額外準備路由器設備，裝置箱體更加小巧，設備結構也更為簡單。而削減成本則更是其魅力所在。

無需SCADA/BI工具！？標配Web HMI功能

當對工廠設備或控制裝置中使用的PLC等控制設備的數據進行可視化或指令控制時，通常會使用可編程顯示器。這是因為PLC沒有畫面顯示功能，也沒有積累大容量數據的功能。在遠程查看顯示畫面或者信息量較大時，用戶可能會準備額外的SCADA軟件或BI工具環境。

CONPROSYS IoT網關同時還標配了可視化功能作為IoT機制的必要功能，并且使用方便，從而降低了相關成本。

通過從Web瀏覽器訪問CONPROSYS IoT網關，并調用HMI畫面的創建功能，用戶只需配置預先準備好的圖表、儀表、滑塊、按鈕等顯示配件，并與數據進行關聯，就可以輕松創建HMI畫面。由于Web瀏覽器充當查看器的角色，因此畫面大小沒有限制也是一大特點。在可編程顯示器中，由于畫面大小的關系，信息量較大時可能需要翻頁處理，而CONPROSYS IoT網關則可以在大畫面空間上配置大量顯示部件進行顯示。

將CONPROSYS IoT網關放置在收納PLC等控制設備的控制盤中，就可以在1個控制盤中完成可視化功能。

CONPROSYS HMI創建的畫面示例

標配可通過視覺設置規則的低代碼腳本功能

CONPROSYS IoT網關配備了通過繪制流程圖的方式，實現了可視化任務設置的低代碼腳本功能CONPROSYS VTC（Visual Task Control）。

用戶可以通過組合50種功能圖標，進行諸如輸入數據運算、數據發送、字符串操作、條件分支、文件操作等的可視化任務設置。功能圖標中包含了發送電子郵件、將數據保存/讀取到SD卡，以及將數據發送到Microsoft Azure IoT Hub等，功能十分豐富。 此外，還可以設置20個任務和10個子程序，因此，即使需要進行相當大規模的邊緣處理，也可以僅通過CONPROSYS IoT網關來完成。

康泰克的網站（contec.com）上發布了大量CONPROSYS VTC示例程序作為“腳本100選”。它們被分為通信、傳感器連接、控制、監視、數據運算/轉換等類別，使其更易于查找。

功能圖標示例

詳細了解CONPROSYS VTC的功能

總結

CONPROSYS IoT網關作為一種向現有裝置添加遠程監視和故障預兆檢測等IoT功能的設備，同時為推動工廠系統的DX化提供了數據收集/轉換的功能，滿足了用戶的各類需求，可謂是一種便利工具。

IoT的機制已經在電氣、電機、物流、材料化學、食品等各類行業和領域得到了應用。通過此次介紹的新功能，可以在許多行業領域中廣泛應用。

康泰克將繼續根據用戶的需求，標準化并安裝符合時代需求的功能，以確保始終以CONPROSYS品牌提供“簡單、便利、易用”的IoT解決方案。

此外，作為專注于計算機、測量控制設備、無線通信、網絡設備等工業用途的綜合電子設備制造商，我們的目標是支持客戶應對IoT、AI（Artificial Intelligence）、DX、GX（Green transformation）等變革性課題。