介绍
西门子开放云平台《心灵领域》和工业边缘计算“工业边缘”我们为客户建立了一个演示系统。
使用传感器 (CDR-24HTL) 测量二氧化碳浓度、温度和湿度，使用 MindSphere 和 Industrial Edge 可视化测量数据，并使用 PLC 控制自动通风机构。
此外，还安装了另一个传感器（CO2-Mini），并使用 RaspberryPi 采集和可视化数据。
PLC 演示场景
由 PLC 控制的演示场景如下所示。
- 如果二氧化碳浓度为 700ppm 或更低，蓝色 LED 会亮起。
- 当二氧化碳浓度达到 700ppm 或更高时，用于通风的进排气风扇运行。同时蓝灯熄灭，红灯闪烁。
- 当进行通风且二氧化碳浓度小于 700 ppm 时，进气风扇和排气风扇停止。一盏蓝色的灯亮了起来。红灯继续闪烁。
- 按下确认按钮后，红灯停止闪烁。
- 使用 MindSphere 和 Industrial Edge 可视化二氧化碳浓度、温度和湿度的变化。
组件和角色
- Siemens ET200SP CPU：控制逻辑电路。
- Siemens ET200SP 模拟量输入模块：为电流和电压等模拟量输入提供接口。
- Siemens ET200SP 数字输入模块：提供开/关输入接口。
- Siemens ET200Sp 数字输出模块：开/关输出接口。
- Siemens SIMATIC IPC227E：将应用程序作为工业边缘设备运行。
- Siemens MindConnectNano：物联网设备和 MindSphere 之间的网关。
- CDR-24HTL：二氧化碳浓度、温度和湿度传感器。向 ET200SP 模拟量输入模块输出 4mA-20mA 范围内的电流。
- CO2-Mini：二氧化碳浓度和温度传感器。通过 USB 接口将数据输出到树莓派。
- RaspberryPi：使用 Node-RED 将从 CO2-Mini 获取的数据发送到工业边缘设备。
- 工业边缘管理：工业边缘的综合管理，例如管理工业边缘设备以及从云端下载固件和应用程序。
MindSphere/工业边缘组件
图 1 显示了用于二氧化碳监测系统的 MindSphere 和 Industrial Edge 组件。
PLC远程演示环境搭建
我们还建立了一个二氧化碳填充系统，通过遥控进行演示。
二氧化碳填充场景如下。
- 打开二氧化碳喷射的 PLC 数字输出信号
- 继电器通电，线圈触点闭合
- 线圈的接触点内置在二氧化碳钢瓶的电磁阀电源中，通电时电磁阀打开，二氧化碳流入塑料盒，增加二氧化碳浓度。
- 当二氧化碳浓度超过900ppm时，电磁阀关闭，停止二氧化碳流入
PLC信号系统框图
图 2 显示了 PLC 信号系统的框图。
PLC梯形图
图 3 显示了 PLC 程序。
工业边缘设备中的可视化
使用 Industrial Edge 标配的 IE Flow Creator 测量二氧化碳浓度、温度和湿度。
IE Flow Creator 基于 Node-RED，一个基于流的双重编程开发工具。
图 4 显示了 IE Flow Creator 的流程图，图 5 显示了可视化图表。
MindSphere 中的可视化
我们使用 MindConnectNano 连接到 MindSphere 并在 MindSphere 上进行可视化。
图 6 显示了 Operations Insight 可视化的图表，该图表在 MindSphere 中作为标准提供。
树莓派演示
二氧化碳浓度传感器 (CO2-Mini) 的数据通过 RaspberryPi 发送到工业边缘设备，并以与 PLC 二氧化碳相同的方式进行可视化。 CO2-Mini 和 RaspberryPi 使用 USB 数据线连接。
到工业边缘设备的数据传输由安装在 RaspberryPi 上的 Node-RED 执行，工业边缘设备上的可视化由基于 Node-RED 的 IE Flow Creator 执行。
演示系统外观
图 7 显示了演示系统的外观。它由四部分组成：安装控制设备的控制箱、安装传感器的传感器箱、二氧化碳钢瓶和树莓派。
图 8 显示了控制箱。它由PLC CPU、模拟输入模块、数字输入模块、数字输出模块、继电器、电源和断路器组成。
图 9 显示了传感器盒。二氧化碳传感器（CDR-24HTL，CO2-Mini），进气风扇。它由排气扇、指示灯（红色、蓝色）和复位按钮组成。
图 10 显示了一个二氧化碳钢瓶。它由缸体、调节器、速度控制器、气泡计数器、泄压阀、电磁阀组成。
综上所述
这一次，我们构建了一个演示系统，可以测量二氧化碳的浓度并在浓度升高时进行通风。
通过安装二氧化碳钢瓶，现在可以远程进行演示。
由于一般传感器的输出往往为4-20mA或1-5V，因此可以应用于各行业的数据可视化和分析。
我们计划在演示环境中引入几个应用程序，并且我们正在考虑促进与该演示系统的合作。
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