GenieOS架构与业务开发核心讲解
1. 工业魔方产品体系
1.1 工业智能机
1.1.1 工业智能机简介
渊联工业魔方是适用于智能制造领域的融合基础设施，即插即用地把制造企业带入数字化新世界。工业魔方硬件层包括计算、存储、5G/WIFI6网络硬件，以及掉电保护、可信计算和加密等安全管理硬件；工业魔方内含工业OS软件平台，向下通过工业物联网接入工厂内异构生产设备，形成数字孪生工厂DFS，向上通过工业应用市场提供丰富的工业应用。
工业魔方硬件上是一款针对工业场景专门设计的分布式的融合基础设施，又称边缘云节点ECN（Edge Computing Node ）。工业魔方无需专业机房，适应各种工业环境，将计算硬件能力下沉到各个需要更快运算能力的应用场所，充分利用在边缘网络的资源储备和调度管理的能力，以降低客户接入延迟和成本，从基础设施层面保障终端用户的高速低延迟，满足工业4.0智能设备间协同的需求。
硬件配置
| 序号 | 内部硬件名称 | 配置型号和详细说明 |
|---|---|---|
| 1 | 计算单元 | 8核处理器/16线程，主频3.0GHz, 64GB内存，480SSD+4TB机械双硬盘， 双Linux 操作系统。标配2台，可拓展至5台。 |
| 2 | 主控单元 | 自主可控的一体机控制中心，具备双服务器仲裁、服务器远程状态监控与重启能力，能够进行数据安全管理，支持远程升级。 |
| 3 | 工业机箱 | UPS，7寸触摸屏，智能电子锁，工业空调（选配） |
| 4 | 网络设备 | 4G/5G工业路由器，工业交换机 |
| 5 | AI计算单元（选配） | 高速运算，具备AI推理，图像处理等能力 |
1.1.2 工业智能机特点和优势
一个使命：普惠智造，工业4.0的主力军中小企业可负担的实现工业4.0的OICT融合基础设施，传统方案TCO的十分之一；
三大特点：工业操作系统+工业APP架构，先做价值流数字化打通企业“中气”，软件定义控制适应“小批量、多品类、短交期”；
五大优势：零技术门槛，远程运维，现场免维护，不需要专业IT人员；低资金门槛，TCO是传统方案的1/10，支持年费模式；快速交付，软硬件一体化开箱即用，基础应用2-4周内完成交付；持续演进，平台化，积木式部署，可满足工厂的无缝演进需求；深入行业，内置行业应用，满足行业个性化需求。
1.2 工业操作系统GenieOS
1.2.1 GenieOS 架构介绍
1.2.2 GenieOS-IOT 物联平台
工业协议支持情况
GenieOS提供泛在连接能力，通过三种方式对接工业设备，工业物联网平台（IOT）、工业控制适配器（ICA）和开放控制系统（OCS）。
设计模式上IT是以后台为主，主要依托IOT平台；而OT是以现场直连为主，因为OT现场形态各异，需要低时延和高可靠性，尽量减少中间环节，降低故障率和故障定位难度。
GenieOS同时兼容OT和IT设计模式，对于指标和监控类需求，以IOT平台为主；对于产线设备自动化（EAP）需求，以IOT平台+OCS Controller进行协同控制；现场上位机控制类，以OCS现场直连为主，IOT平台为备用通道。
GenieOS-IOT支持业界主流工业协议，通过软采可直接对接基于网口PLC的传统设备（一般有工控网隔离）和基于MQTT/HTTP/OPCUA等开放协议的智能设备；GenieOS-IOT也可间接通过ICA（硬采）对接非网口PLC的传统设备；GenieOS-IOT还可以通过第三方软网关（一般部署在工业魔方上）对接数控机床等私有协议设备。GenieOS-IOT是分布式架构，无极扩容，最小配置支持千台设备万个点位，云端部署场景实际应用最大规模超过十万设备。
具体组网要求可参考标准组网相关文档，关注工控现场网络、生产网络、办公网和互联网的安全隔离要求。
运行精制APP+OCS的精制智控机（上位机）可通过IOT平台控制工业设备，也可以通过业界主流工业协议直连工业设备，因为OCS内置了“软ICA”能力，一般控制命令会优先直连。
ICA增强了MQTT满足工业控制的高可靠、高安全和高性能要求，支持双发选收、白名单和双向通信功能。
同时，对于没有接口或者只需要采集状态和产量的场景，渊联还提供机器盒子和计数器实现非嵌入式数据采集，快速实现设备数字化。
GenieOS-IOT平台支持协议列表和PLC品牌型号如下（截止2024.12.31）：
ICA高可靠协议、MQTT、HTTP、OPCUA、Lora、Modbus tcp、Modbus rtu over tcp、TCP、SMB、JDBC、S7、Melsec、Fanuc_series、CIP、GDW_376.1；
ICA硬件支持协议列表和PLC品牌型号如下（截止2024.12.31）：
Modbus RTU/ASCII/TCP、 西门子S7、欧姆龙Fins、三菱MCBinary、三菱fx-serial、横河Yokowaga_Link、Ethernet/IP、松下Newtocol、产电LS-Cnet、信捷TCP/Serial、永宏program、汇川Serial/TCP等。
精制APP+OCS支持协议列表和PLC品牌型号如下（截止2024.12.31）：
HTTP、OPCUA、Modbus tcp、Modbus rtu over tcp、TCP、Siemens_S7_1200，Siemens_S7_200Smart，Melsec_MC(Binary)，Melsec_MC(ASCII)，Melsec_Fx_Serial，Omron_Fins/TCP ，Yokowaga_Link。
GenieOS-IOT产品介绍
云端物联平台包括设备管理、系统管理、消息管理、认证管理、API网关五个模块
其中设备管理负责对产品的创建、物模型的定义、物模型的脚本配置和设备的注册。
边缘物联平台包括边缘设备管理和IOT 接入
IOT接入负责接入各类设备，并对设备数据解析成通用json格式，流转到消息服务（云端、边端）。
接口说明
南向接口
支持Modbus TCP、Modbus RTU、MQTT、ICA、LoraWan、TCP、文件共享SMB协议接入、S7、MC、CIP、Fanuc、OPC UA、电表协议367.1接入及透传模式通过DLT 645对接电表等 支持Mysql、SQL server、Oracle、Mongodb、Access、Paradox等数据库对接
北向接口
- 消息服务接口
- 将JSON格式的业务数据发送到Kafka消息队列里。
- 适用于需要获取设备实时数据的场景
- api接口
- 可以通过发送HTTP请求调用物联平台设备管理API，物联平台提供云端管理产品、设备、物模型定义等API接口。
- 常见用于设备下发指令
设备对接流程
应用平台获取设备数据的方式
- 通过订阅kafka消息的方式，获取设备的实时数据
- 调用接口的方式，获取设备的历史数据
1.2.3 部署架构介绍
上述的部署架构基于双机魔方绘制，如果是单机魔方，则所有实例都只部署一个。
关键中间件包括: mysql、redis、nacos、keycloak、minio、zookeeper、kafka、nginx、spring cloud gateway
1.2.4 标准组网
组网原则
- 物理安全：确保工厂内5个网络物理隔离。 通过ICA等网关确保智能装备的现场工控网络和生产网络物理隔离； 通过工业路由器NAT/防火墙功能完成办公网和生产网络物理隔离； 通过工业路由器NAT/防火墙功能完成互联网和生产网隔离； 通过视频转发单元隔离视频网络和生产网络。
- 白名单访问：生产网络只可以访问白名单互联网地址。 工业路由器和运营商网络两级白名单防护。
- 多路径：可通过办公网和4G/5G网络访问互联网白名单地址，自动切换。
4G路由器标准组网
ip地址规划
办公网配置
需咨询客户办公网络管理人员分配固定IP或配置dhcp静态分配，将办公网线接入魔方CPE WAN口，以下给出配置示例
（电脑连接魔方网络后浏览器登录http://172.16.0.1）
配置示例
设置-基本设置，IP、掩码、网关地址信息请根据实际情况修改。
配置完成后点击下面应用按钮。
NAT-端口转发
1.2.5 工业数据平台DFS简介
产品定位
用数字化技术适应数字化时代的变化,数字孪生工厂系统DFS实现生产要素全面数字化，实现订单到送货的价值流数据主线闭环，消除数据孤岛和烟囱，支撑透明工厂和工厂全面数字化，数据更准确，全面发现数据价值。
技术特点
对生产要素全面数字化，包括产品/工艺/BOM/车间/产线/工位/设备/人员/物料/环境/质量/能耗等。
一切皆“物”的设计理念，基于功能强大的渊联物联网平台的物模型和脚本,灵活适应异构工厂和设备，包括ERP等第三方软件系统。全面采用AIOT的5层数据处理模式（元数据，主数据，原生数据，基础集成数据，分析汇总数据），通过配置就可灵活适应各种设备和生产指标分析。
系统模型
