多能协同控制硬件选型与组网实战
📚 共计 30 章节
01
多能协同控制概述
什么是多能协同？为什么需要多能协同？典型应用场景（园区、工厂、微电网）。
概念
场景
02
硬件选型总纲
核心硬件清单（控制器、网关、传感器、执行器）、选型三要素（可靠性、实时性、扩展性）。
清单
三要素
03
控制器选型（上）
PLC vs 嵌入式控制器 vs 边缘计算网关，性能指标对比。
PLC
嵌入式
边缘
04
控制器选型（下）
主流品牌（西门子、三菱、汇川、树莓派）选型建议，成本与生态分析。
品牌
成本
05
通信协议基础
Modbus RTU/TCP、CAN总线、MQTT、OPC UA 协议特点与适用场景。
Modbus
MQTT
OPC UA
06
网关设备选型
工业网关功能要求（协议转换、数据上云、边缘计算），推荐型号与参数。
网关
边缘
07
传感器选型（能源类）
电流/电压传感器、功率计、电表，精度与量程选择。
电流
功率
电表
08
传感器选型（环境类）
温湿度、光照、CO2、风速传感器，安装注意事项。
温湿度
光照
CO2
09
执行器选型
变频器、电动阀、继电器、接触器，驱动能力与接口匹配。
变频器
继电器
10
电源与布线设计
24V DC供电、POE供电、防雷与接地，线缆选型（屏蔽双绞线、光纤）。
供电
防雷
线缆
11
组网拓扑结构
星型、环型、总线型、混合型拓扑，优缺点与适用场景。
拓扑
星型
环型
12
工业以太网组网
交换机选型（管理型/非管理型）、VLAN划分、环网冗余（RSTP/ERPS）。
交换机
VLAN
RSTP
13
无线组网方案
4G/5G、LoRa、Wi-Fi 6、ZigBee，覆盖范围与延迟对比。
5G
LoRa
Wi-Fi 6
14
现场总线组网
Profibus、CANopen、DeviceNet，接线规范与终端电阻。
Profibus
CANopen
15
控制器与网关互联
PLC与网关的通信配置（串口/以太网），数据点表设计。
PLC
网关
点表
16
传感器接入控制器
模拟量输入（4-20mA/0-10V）、数字量输入（干接点/湿接点），接线与配置。
4-20mA
数字量
17
执行器控制输出
模拟量输出（变频器调速）、数字量输出（继电器通断），PWM控制。
变频器
PWM
18
数据采集与上云
MQTT Broker搭建、JSON数据格式定义、时序数据库选型（InfluxDB/TDengine）。
MQTT
JSON
时序库
19
边缘计算节点配置
Node-RED、Python脚本、Docker容器化部署，实现本地策略。
Node-RED
Docker
20
系统时钟同步
NTP服务器配置，为什么多能协同需要精确时间戳？
NTP
时间戳
21
硬件调试工具
万用表、示波器、串口调试助手、Wireshark抓包，常见故障排查。
万用表
Wireshark
22
电磁兼容（EMC）设计
屏蔽、滤波、隔离，现场干扰案例分析。
EMC
屏蔽
滤波
23
可靠性设计
冗余控制器、双电源、看门狗，MTBF与MTTR指标。
冗余
看门狗
MTBF
24
安全防护
物理安全（机柜锁、防尘防水）、网络安全（防火墙、VPN、白名单）。
物理安全
防火墙
VPN
25
项目案例1：园区级冷热电三联供
园区级冷热电三联供系统硬件组网方案。
三联供
园区
26
项目案例2：工厂空压机群控节能
工厂空压机群控节能系统硬件选型清单。
空压机
群控
27
项目案例3：微电网光伏储能
微电网光伏储能系统控制器与网关配置。
微电网
光伏
储能
28
硬件清单与BOM管理
如何编写选型清单、供应商评估、备件策略。
BOM
供应商
备件
29
系统集成测试
单点测试、联调测试、压力测试，测试报告模板。
测试
联调
报告
30
未来趋势
TSN时间敏感网络、AI边缘控制器、数字孪生硬件底座。
TSN
AI边缘
数字孪生