智能工厂异构网络数据采集与上云_杜雪飞.pdf
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1、书书书DOI:1019392/jcnki1671-7341202308001智能工厂异构网络数据采集与上云杜雪飞伍进福陈 庆陈小平重庆电子工程职业学院电子与物联网学院重庆401331摘要:很多工厂存在新旧设备并存、通信接口多样、布线不方便等问题,导致数据采集困难,从而影响工厂智能化实现。为此,本文提出一种工厂数据采集与上云系统架构,并从智能网关数据采集、控制器数据采集、Loa 无线通信、数据上云等四方面进行阐述和设计,实现数据采集和上云。经验证,该方案可行,有利于工厂智能化实现。关键词:智能工厂;异构网络;数据采集;上云中图分类号:TP29文献标识码:A1 概述随着工业互联网、物联网、5G 等
2、新一代信息技术的发展,制造业转型升级加速。互联互通是智能制造系统的智能特征之一1,然而,工厂设备繁多,建设和运行周期长,新旧设备并存,不同的工业网络导致工业数据互联互通困难。智能工厂整合生产流程各环节,实现生产制造、设备管理、质量控制、采购管理、销售管理、辅助决策分析等融合,离不开生产数据的采集和上云。因此,本文提出一种异构网络数据采集与上云的解决方案,有利于智能工厂的实现。2 系统架构智能工厂网络通信采用现场总线和工业以太网,又分为有线通信和无线通信。根据现场布置和控制要求,通常有两种数据采集方式,一是通过控制器采集,二是通过智能网关采集。考虑这两种数据采集方式同时存在的情况,我们设计了一种
3、异构网络数据采集与上云系统架构,见图1 所示。图 1 工厂数据采集与上云系统架构图控制器是工厂生产必须具备的。以某热轧厂为例,控制器可以通过现场总线或工业以太网直接连接现场设备或传感器,采集电机温度、速度、电流、电压等数据,也可以连接远程 IO 站或其他控制器采集数据。然后,控制器通过工业以太网连接交换机、路由器,把采集数据发送给云平台。对于不方便布置有线通信网络的场所,可以采用无线通信方式,比如,控制器连接 Loa 终端,通过 Loa 通信将数据传输 Loa 网关,再连接交换机、路由器实现数据上云。工厂里面部分区域没有安装控制器,可以用智能网关连接现场设备、传感器,通过现场总线/工业以太网采
4、集数据,并经过交换机、路由器完成数据上云。3 智能网关数据采集工业智能网关是采集工业数据,并接入云平台的关键设备。本设计中采用研华 ECU-1251 智能网关,支持 4G、Wi-Fi、Modbus TU、Modbus TCP、S232/485 等多种通信方式。31 智能网关配置首先需要新增节点,选择类型“ECU-1251 TL-10A”,设置 IP 地址和密码。同时,该网关有两个网口,需要设置所选网口的 IP 地址、子网掩码和默认网关,见图 2。由于工厂内部设备会访问网关,该网关 IP 地址一般设置为静态分配。图 2 智能网关节点设置1科技风 2023 年 3 月科技创新32 现场温湿度数据采
5、集采集之前,用 USB-S485 转换器连接温湿度传感器,读取或设置其站地址和波特率,见图 3。图 3 温湿度传感器设置然后在网关软件中设置设备类型 Modbus TU、站号、IO 写入方式。配置温湿度传感器数据点,见图 4。设置数据点参数、点名称温度、数据类型 Analog、转换类型 Integer(注意:温度数值有正有负;湿度数值为正,转换类型选Unsigned Integer),地址 40002(保持寄存器),长度 16,最高量程 100,最低量程50(传感器参数),读写属性只读,缩放类型 Linear Scale MX+B,Scale01。同理,配置湿度数据点。图 4 温湿度数据点配置
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