基于开源硬件Banana Pi 的工业物联网关设计

产品简介

FCIGC-600M大型工业物联网智能网关是新一代物联网接入设备,配备2个独立IP以太网和8个RS485接口,配置灵活,广泛适用于电力、石油、厂矿、及物联网行业的自动化监控场合。

为满足现场复杂的电气量接入需求,FCIGC-600M设计了3个可扩展IO槽位,每个IO槽位可根据需要配置为8xRS485、8xDI、8xDO或8xAI中的任意一种IO板卡,配合提供灵活多变的配置组合方式。

FCIGC-600M内置海量规约解释库和实时数据库,可连接国内外各种保护装置、测控装置、IEDs等设备,并支持IEC61850。可根据用户要求定制特殊规约;提供开放的API,方便用户自行开发规约软件,规约软件可独立下载。

FCIGC-600M支持数百台设备的接入,数据协议解析、转换与统一传输。

FCIGC-600M的另一大特点,就是强大的视频处理能力,包括RTSP/RTMP视频推拉流、Onvif/GB28181协议栈等视频监控传输功能,实现对多厂家视频前端设备(IPC、NVR)的兼容接入,配置大容量硬盘后可取代NVR,实现视频录像及回放功能;同时具备语音对讲功能,提供了业界唯一的数据+视频完美融合的解决方案。

FCIGC-600M支持三种配置方式:
1、内置WEB管理,通过浏览器查询/配置设备的工作参数;
2、专用的配置软件配置设备参数;
3、云端远程管理,通过网关对网关进行配置和诊断,实现固件和应用程序的升级

FCIGC-600M使用了先进的iCoupler®数字隔离技术、RS485自动方向控制、RS485零延时传送技术,在设计上充分考虑了工业现场应用的特殊性,遵循EMI/EMC设计规范,适应各种严酷的工业现场和物联网现场,保障通信以及各种IO信号量的可靠。

产品特性

(1)内置200+通讯规约库(详见协议列表清单),包括:MQTT及其它物联网协议、OPC UA、IEC 60870-5-101/103/104、CDT、SPABUS、标准MODBUS及数十个变种,即插即通;可根据需求快速定制特殊协议,可提供二次开发环境;

(2)支持西门子全系列PLC通过工业以太网通信;支持其它型号的PLC内部规约通信;

(3)支持IEC61850 Server/Client功能,实现传统规约与61850的双向转换;

(4)视频流获取、传输、分发,云台控制、本地流媒体服务器功能;

(5)加密传输、断点续传;

(6)内置RTC,提供高精度时间参考;

(7)模块化设计,基本单元+3个扩展单元,支持按需配置。扩展IO单元模块包括:① 8xRS485模块,带隔离,② 8xDI模块(开关输入模块),无源输入(最多支持3个模块混插),③ 8xDO模块(开关输出模块),8路继电器输出(最多支持3个模块混插);④ 8xAI模块(模拟量输入模块),支持0-5V、0-20mA输入(最多支持3个模块混插);⑤ 可根据需求定制Rola、433M无线传输模块、电力线载波模块。

(8)本地设备配置管理,云端设备配置管理;

(9)Telnet、SNMP服务;

(10)可选择显示模块LCM,提供人机界面(HMI),对设备进行配置与展示;

(11)强电磁兼容性设计,符合国际相关标准,具有良好的抗干扰能力;

(12)可进行二次开发,提供完整的协议开发包,可定制各种协议;

(13)标准19 英寸 1U 上架式外型,造型美观,组屏方便;

(14)容器功能(近期发布);

(15)嵌入式SCADA功能(近期发布);

产品参数

性能CPU:ARM Cortex–A7 4核,1.2GHz,Linux
1GB DDR3,8GB EMMC ,可内置大容量SD卡和硬盘

基本通信单元100Base-T以太网接口:2路
RS485:8路,带隔离

数据处理功能设备接入能力:<= 256台
模拟量<10000+
数字量<50000+
控制量<10000+
表达式计算定义、报警处理
视频RTSP/RTMP、Onvif、GB28181,语音对讲
C/C++表达式/梯形图/Java/Python边缘计算二次开发环境
Docker功能(近期发布)
内置嵌入式SCADA软件功能(近期发布)

扩展通信单元槽位数量:3,组合方式:任意组合
板卡种类:
8xRS485:8路485,带隔离
8xDI:无源输入型,板卡提供24V隔离电源
8xDO:继电器输出型,NC、COM、NO节点
8xAI:0-5V 或4-20mA,2线或3线输入,板卡提供24V隔离电源

应用环境运行温度:-40℃~+80℃;贮存温度:-40℃~+80℃
相对湿度:小于 85%,无冷凝
工作电源:AC 85-265V,50Hz;功耗:小于20W

尺寸482mm×270mm×44mm(长×宽×高)

重量净重:2.5Kg

安装方式机架式标准19寸1U

产品特色

数据协议处理、视频协议处理、电气IO量处理“三合一”;

协议与边缘计算功能二次开发能力,支持C/表达式/梯形图/Java/Python应用编程;

3000+台实际应用案例,适合众多工业以太网、物联网应用场景;

嵌入式SCADA功能,连接显示屏或通过WEB发布,取代原有X86+Windows的常规SCADA系统功能。

应用场景

大中型变电站/配电间自动化系统中各类(串口/网口/IO电气量)数据采集单元、测控装置、保护设备的接入、协议解析、报警处理、转换、整合传输与控制。

大中型机房动环监控、泵房监控系统中各类(串口/网口/IO电气量)自动化控制设备、PLC、变频器设备的接入、协议解析、报警处理、转换、整合传输与控制。

智慧城市、智慧园区、智慧校园系统中各类(串口/网口/电气量IO)物联网传感器设备、控制设备的接入、协议解析、报警处理、转换、整合传输与控制。

大中型智能配电房、机房动环、泵站、智慧园区、智慧校园、智能制造等现场的视频前段设备接入,配合后台API和平台,为应用开发商和用户提供不依赖视频厂家SDK和后台系统的低成本、易开发的独立安全的视频监控整合方案。

连接方式

 

以工业能、资计量和监测为背景,设计了一种基于和的工业 物联网网关设备。实现了多种协议的工业计量仪表的数据采集、本地存储和远传。本文 利用工业级微控制器芯片,通过引脚复用,实现了七路数据采集端口。 采用芯片加以有效的信号隔离、电隔离措施,实现了串行端口到总 线的自动双工转换。 在网络传输方面,本文充分利用微控制器的以太网介质接入层控制器,通过 接口连接芯片,实现了的双工以太网通信。 本文对网关设备设计的讨论主要分三方面,分别是硬件电路的设计与实现、系统软 件的设计和应用层软件的设计。 网关设备的硬件部分主要包括微控制器、电、日历、存储器、声卡、网卡、 接门、接门以及卡扩展槽等的原理分析和电路设计、板图的设计、制板及 硬件电路的调试。 系统软件方面采用作为引导加载程序,设了一个基于内核的嵌入式 操作系统并根据需要修改了部分驱动程序。操作系统采用制作了常用的系统工 具,并使用创建了根文件系统。 在系统的基础上,本文采用语言幵发了三种工业远传仪表规约的应用层 实现,利用和两种方式实现与服务器的通信并根裾国家的相关标准实现 了数据采集和远传。 最后,本文针对网关设备的功能,进行了部分测试,并对功能的扩展和进步测试 做出了展望。
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