《工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)-Industrial data》課件-項(xiàng)目四 自動(dòng)化產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集

項(xiàng)目介紹工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)項(xiàng)目四自動(dòng)化產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"項(xiàng)目介紹工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)一、項(xiàng)目背景C公司以其先進(jìn)的自動(dòng)化產(chǎn)線在業(yè)界小有名氣。為了進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，C公司的經(jīng)理決定對(duì)這條產(chǎn)線進(jìn)行升級(jí)改造，重點(diǎn)提升產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集和處理能力。于是，他將這個(gè)重任交給了公司的總工程師李工。李工接受任務(wù)后，立即組織了一支技術(shù)精湛、勇于創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)，著手進(jìn)行改造工程。在改造過(guò)程中，遇到了以下問(wèn)題。（1）數(shù)據(jù)采集精度與速度的提升現(xiàn)有的RFID識(shí)別設(shè)備速度和條形碼掃描的精度匹配不上高速運(yùn)轉(zhuǎn)的產(chǎn)線。（2）溫濕度監(jiān)控的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性現(xiàn)有傳感器的靈敏度和穩(wěn)定性略差，無(wú)法在某些復(fù)雜的環(huán)境中工作。（3）遠(yuǎn)程無(wú)線通信的可靠性無(wú)線通信的穩(wěn)定性和可靠性不高，容易造成通信中斷或數(shù)據(jù)丟失，對(duì)生產(chǎn)造成重大影響。（4）PLC控制器的數(shù)據(jù)處理能力PLC控制器數(shù)據(jù)處理能力低，無(wú)法實(shí)時(shí)采集、分析并反饋控制信號(hào)。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"項(xiàng)目介紹工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)針對(duì)這些問(wèn)題，李工走訪同類(lèi)型企業(yè)，調(diào)研相關(guān)技術(shù)企業(yè)，給出了一個(gè)產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集解決方案。方案中提到，生產(chǎn)線要從條形碼掃描模塊、RFID無(wú)線識(shí)別模塊、溫濕度監(jiān)控模塊、遠(yuǎn)程無(wú)線通信模塊、PLC控制器模塊進(jìn)行改造，產(chǎn)品換代，技術(shù)更新，根本上解決之前的數(shù)據(jù)采集精度低、速度慢以及通信的可靠性、穩(wěn)定性差等問(wèn)題。在向經(jīng)理匯報(bào)方案過(guò)程中，李工向經(jīng)理展示了圖4-1某企業(yè)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用系統(tǒng)案例，并說(shuō)明了數(shù)據(jù)采集的預(yù)期效果。圖4-1

數(shù)據(jù)采集應(yīng)用系統(tǒng)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"項(xiàng)目介紹工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)經(jīng)理聽(tīng)取了李工的匯報(bào)和案例分析后非常滿(mǎn)意，決定以招標(biāo)的形式尋找合適的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司，最終Y公司中標(biāo)。簽訂合同后，Y公司安排周工帶領(lǐng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)始生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集改造工作。經(jīng)過(guò)數(shù)月的艱苦努力，改造工程終于圓滿(mǎn)完成。改造后產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集和處理能力得到了質(zhì)的飛躍，生產(chǎn)效率也大幅提升。更重要的是，這條產(chǎn)線變得更加智能和靈活，能夠更好地適應(yīng)市場(chǎng)的變化和客戶(hù)的需求。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"項(xiàng)目介紹工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)二、項(xiàng)目規(guī)劃針對(duì)C公司的產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集的需求，本項(xiàng)目圍繞整個(gè)產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集展開(kāi)。整個(gè)項(xiàng)目包括條形碼編號(hào)數(shù)據(jù)、RFID身份編號(hào)數(shù)據(jù)、溫濕度模塊數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程無(wú)線模塊、PLC控制器數(shù)據(jù)采集等。本項(xiàng)目規(guī)劃任務(wù)如圖4-2生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目規(guī)劃所示。圖4-2

生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目規(guī)劃"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)4.1：條形碼編號(hào)數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)說(shuō)明

相關(guān)知識(shí)

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)小結(jié)

任務(wù)測(cè)驗(yàn)4.1.1任務(wù)說(shuō)明任務(wù)描述Y公司的周工率領(lǐng)其專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施團(tuán)隊(duì)，抵達(dá)C公司的生產(chǎn)線，首先聚焦于生產(chǎn)線的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，針對(duì)條形碼倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)進(jìn)行了詳盡的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研?；谏钊氲挠^察、細(xì)致的分析以及C公司的具體需求，團(tuán)隊(duì)著手規(guī)劃并準(zhǔn)備對(duì)條形碼編號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行全面的升級(jí)改造。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)說(shuō)明

相關(guān)知識(shí)

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)小結(jié)

任務(wù)測(cè)驗(yàn)素質(zhì)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)：1）培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立分析并解決問(wèn)題的能力；2）培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際生產(chǎn)中擁有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工匠精神；3）培養(yǎng)學(xué)生的邏輯梳理能力和資料查找能力。知識(shí)目標(biāo)1）了解條形碼的定義和分類(lèi)；2）熟悉條形碼的應(yīng)用過(guò)程；3）掌握條形碼的識(shí)別過(guò)程。能力目標(biāo)1）能夠辨別條形碼和二維碼；2）能夠使用掃碼槍進(jìn)行應(yīng)用分析；3）能夠利用條形碼技術(shù)完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.1.2任務(wù)實(shí)施1．實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具（1）工業(yè)數(shù)據(jù)采集實(shí)訓(xùn)臺(tái)（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（3）根云小智1臺(tái)（4）條形碼

若干個(gè)（5）掃碼槍1部（6）香蕉插頭測(cè)試線4根"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)2.條形碼編號(hào)數(shù)據(jù)采集任務(wù)實(shí)施步驟（1）步驟1：電氣連接及調(diào)試①根云小智電源連接及檢查a.將24V電源線（棕色）連接根云小智電源正極口（PWR、1號(hào)口）。b.將0V電源線（黑色）連接根云小智電源負(fù)極口（GND、2號(hào)口）。c.將根云小智信號(hào)公共端（GND、3口）連接0V端子排。d.用萬(wàn)用電表蜂鳴擋檢查根云小智電源是否短路。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②掃碼槍信號(hào)連接及檢查a.拿起掃碼槍?zhuān)瑢叽a槍的DB9母頭插入到掃碼槍調(diào)試端子臺(tái)的DB9公頭上，掃碼槍調(diào)試端子臺(tái)的2號(hào)端口（TX），3號(hào)端口（RX）已經(jīng)集成到右側(cè)的端子排上了。b.根云小智的RS232通訊端口已集成到實(shí)訓(xùn)臺(tái)下方端子排，將根云小智4號(hào)端口（RX），5號(hào)端口（TX）使用香蕉插頭測(cè)試線分別與掃碼槍調(diào)試端子臺(tái)的2號(hào)端口（TX），3號(hào)端口（RX）進(jìn)行連接。c.RS-232調(diào)試端子臺(tái)的通訊端口已集成到右側(cè)的端子排上了，將RS-232調(diào)試端子臺(tái)2號(hào)端口（TX），3號(hào)端口（RX）使用香蕉插頭測(cè)試線分別與掃碼槍調(diào)試端子臺(tái)的2號(hào)端口（TX），3號(hào)端口（RX）進(jìn)行連接。d.用RS232轉(zhuǎn)USB數(shù)據(jù)線DB9公頭插入RS-232調(diào)試端子臺(tái)調(diào)試母頭，USB端連接電腦。圖3-17

掃碼槍與根云小智接線示意圖掃碼槍與根云小智接線示意圖如3-17所示。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（2）步驟2：小智數(shù)采配置①根云小智登錄及配置a.將RS232轉(zhuǎn)USB線公頭插入RS232調(diào)試端子排母頭中，USB插頭端插入電腦USB口。圖3-18

配置根云小智b.打開(kāi)根云小智配置工具，選擇電腦給RS232轉(zhuǎn)USB線分配的串口號(hào)（COM7），選擇根云小智的波特率（默認(rèn)115200），選擇根云小智的校驗(yàn)位（默認(rèn)為8N1），點(diǎn)擊打開(kāi)，如圖3-18所示。c.打開(kāi)成功后，軟件界面如圖3-19所示。圖3-19

根云小智串口打開(kāi)成功"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②根云小智RS232通訊采集配置a.打開(kāi)成功后，點(diǎn)擊登錄配置，如圖3-20所示。b.點(diǎn)擊菜單欄中的“串口”選項(xiàng)卡，對(duì)RS232通訊端口進(jìn)行通訊參數(shù)配置，對(duì)RS232串口配置成“波特率115200，8N1”，如圖3-21所示。圖3-20

根云小智登錄配置圖3-21

通訊參數(shù)配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）步驟3：根云小智數(shù)據(jù)上云①根云平臺(tái)修改模型a.登錄根云平臺(tái)，點(diǎn)擊接入與建模，打開(kāi)模型菜單，點(diǎn)擊打開(kāi)“根云小智_物模型_設(shè)備”物模型，如圖3-22所示。圖3-22

打開(kāi)“根云小智_物模型_設(shè)備”物模型"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)b.打開(kāi)“根云小智_物模型_設(shè)備”物模型后，點(diǎn)擊右上角“修改模型”，添加1個(gè)“掃碼槍編號(hào)”的點(diǎn)位變量，屬性ID為“COM1”，如圖3-23所示。圖3-23

添加1個(gè)“掃碼槍編號(hào)”的點(diǎn)位變量"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)c.掃碼槍輸出是RS232串行通訊，RS232串行通訊是字符數(shù)據(jù)，所以選擇String的數(shù)據(jù)類(lèi)型。填寫(xiě)完成后點(diǎn)擊確定，如圖3-24所示。圖3-24

添加自定義屬性"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②根云小智上云配置a.重新打開(kāi)根云小智配置工具，選擇對(duì)應(yīng)的串口號(hào)，波特率和校驗(yàn)位打開(kāi)，點(diǎn)擊登錄配置，如圖3-25所示。圖3-25

重新打開(kāi)根云小智配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)b.點(diǎn)擊“工作模式”，將“根云小智_物實(shí)例_設(shè)備”物實(shí)例的認(rèn)證標(biāo)識(shí)復(fù)制進(jìn)ClientID和用戶(hù)名中，認(rèn)證密鑰復(fù)制進(jìn)密碼中，如圖3-26所示。c.點(diǎn)擊“下發(fā)配置”，此時(shí)根云小智數(shù)據(jù)上云配置已經(jīng)全部完成。圖3-26

復(fù)制認(rèn)證標(biāo)識(shí)和密碼"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)③根云小智數(shù)據(jù)核查a.登錄根云平臺(tái)，點(diǎn)擊“接入與建模”，打開(kāi)實(shí)例菜單，點(diǎn)擊打開(kāi)“根云小智_物實(shí)例_設(shè)備”，查看根云小智是否上線，如圖3-27所示。圖3-27

檢查根云小智在線狀態(tài)b.驗(yàn)證“掃碼槍編號(hào)”數(shù)據(jù)采集是否正確。“掃碼槍編號(hào)”是掃碼槍的掃碼結(jié)果，將掃碼槍對(duì)準(zhǔn)條形碼或二維碼進(jìn)行掃描，即可觸發(fā)掃碼槍輸出掃碼結(jié)果，故在初始狀態(tài)下，“掃碼槍編號(hào)”的值為空的，如圖3-28所示。圖3-28

驗(yàn)證“掃碼槍編號(hào)”數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)c.完成上一步驟后，用手拿緊掃碼槍?zhuān)瑢?duì)準(zhǔn)條形碼或二維碼，按下掃碼槍的按鈕進(jìn)行掃描。此時(shí)打開(kāi)“根云小智_物實(shí)例_設(shè)備”，查看“掃碼槍編號(hào)”的值是否發(fā)生變化。d.通過(guò)重復(fù)執(zhí)行上述步驟，“掃碼槍編號(hào)”等于所掃碼條形碼或二維碼的編號(hào)，故根云小智數(shù)據(jù)采集正確無(wú)誤，如圖3-29所示。圖3-29

根云小智數(shù)據(jù)采集正確顯示"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.1.3任務(wù)小結(jié)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)4.2：RFID身份編號(hào)數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)說(shuō)明

相關(guān)知識(shí)

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)小結(jié)

任務(wù)測(cè)驗(yàn)4.2.1任務(wù)說(shuō)明任務(wù)描述Y公司的周工率領(lǐng)其專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施團(tuán)隊(duì)在對(duì)條形碼倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)進(jìn)行全面的升級(jí)改造后，又著手于生產(chǎn)線的物料管理。采用RFID進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)物料的日常管理，基于深入的觀察、細(xì)致的分析以及C公司的具體需求，團(tuán)隊(duì)著手規(guī)劃并準(zhǔn)備對(duì)RFID身份編號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行全面的升級(jí)改造。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)說(shuō)明

相關(guān)知識(shí)

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)小結(jié)

任務(wù)測(cè)驗(yàn)素質(zhì)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)：1）培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)；2）培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和綜合分析能力；3）培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并積極尋求解決問(wèn)題方法的能力。知識(shí)目標(biāo)1）了解RFID系統(tǒng)的組成、工作原理和分類(lèi)；2）熟悉RFID技術(shù)的基本概念和術(shù)語(yǔ)；3）掌握RFID技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的分析方法。能力目標(biāo)1）能夠使用RFID讀卡器進(jìn)行應(yīng)用分析；2）能夠辨析不同RFID技術(shù)的特性；3）能夠利用RFID完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.2.2相關(guān)知識(shí)1.RFID（1）RFID的概念RFID即射頻識(shí)別，俗稱(chēng)電子標(biāo)簽，是一種無(wú)線通信技術(shù)，用于非接觸式自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。圖4-30所示為RFID標(biāo)簽。（2）RFID的工作原理當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器天線的有效工作區(qū)域，讀寫(xiě)器發(fā)出的射頻信號(hào)激活電子標(biāo)簽，標(biāo)簽通過(guò)內(nèi)置天線將自身編碼信息回傳至讀寫(xiě)器，完成信息的讀取或?qū)懭搿Ｗx寫(xiě)器的接收天線捕獲電子標(biāo)簽的信號(hào)，傳至信號(hào)處理模塊解調(diào)和解碼，最后將有效信息傳至后臺(tái)系統(tǒng)處理。圖4-30

RFID標(biāo)簽"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）RFID分類(lèi)RFID有多種分類(lèi)方式，常見(jiàn)的有按照工作頻率、供電方式、耦合方式、通信方式等。①按照工作頻率分類(lèi)a.低頻。b.高頻。c.超高頻。d.微波。不同工作頻率的RFID，具有不同的特點(diǎn)，如表4-2所示。表4-2

不同工作頻率的RFID對(duì)比分類(lèi)低頻工作頻段

優(yōu)點(diǎn)30-300kHz

技術(shù)簡(jiǎn)單，成熟可靠，無(wú)頻

通訊速度低，讀寫(xiě)距離短，天線

動(dòng)物耳標(biāo)識(shí)別、商品零售、電子率限制

尺寸大

閉鎖防盜等3-30MHz

相對(duì)低頻段，有較高的通訊

通訊速度低，讀寫(xiě)距離短，天線

電子車(chē)票、電子身份證、小區(qū)物缺點(diǎn)典型應(yīng)用高頻速度和較長(zhǎng)的讀寫(xiě)距離，此

尺寸大頻段在非接觸卡中應(yīng)用廣泛超高頻

433.92MHz及

讀寫(xiě)距離長(zhǎng)，天線尺寸小，

定向識(shí)別。各國(guó)有不同的頻段管

生產(chǎn)線產(chǎn)品識(shí)別、車(chē)輛識(shí)別、集業(yè)管理等860MHz-960MHz可繞開(kāi)障礙物，無(wú)需保持視

制，發(fā)射功率受限制，受某些材

裝箱、包裹識(shí)別等線接觸，可多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)別

料影響較大微波2.45GHz或

有超高頻的優(yōu)點(diǎn)，更高的帶

有超高頻的缺點(diǎn)，此產(chǎn)品擁擠、

ETC高速不停車(chē)收費(fèi)、雷達(dá)和無(wú)5.8GHz

線導(dǎo)航等寬和通訊速率，更長(zhǎng)的識(shí)讀

易受干擾，技術(shù)相對(duì)復(fù)雜距離，更小的天線尺寸"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②按照供電方式分類(lèi)a.無(wú)源RFID。b.有源RFID。c.半有源RFID。不同供電方式的RFID對(duì)比如表4-3所示。表4-3

不同供電方式的RFID對(duì)比分類(lèi)電源供應(yīng)特點(diǎn)無(wú)源RFID沒(méi)有電源，依靠讀寫(xiě)

成本低、壽命長(zhǎng)，但讀取距離相對(duì)較器發(fā)射的電磁場(chǎng)獲取

短能量有源RFID內(nèi)部裝有電池有較遠(yuǎn)的讀取距離和較大的存儲(chǔ)容量，但成本較高，電池壽命有限半有源RFID

內(nèi)部電池僅為標(biāo)簽中

電池?zé)o法更換，壽命短，讀寫(xiě)距離長(zhǎng)的芯片供電"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)③按照耦合方式分類(lèi)a.電感耦合。電感耦合也稱(chēng)為磁耦合，適用于低頻和高頻頻段的RFID系統(tǒng)。b.電磁反向散射耦合。主要應(yīng)用于超高頻和微波頻段的RFID系統(tǒng)。④按照通信方式分類(lèi)a.半雙工通信。在這種通信方式中，讀寫(xiě)器和標(biāo)簽之間的通信不能同時(shí)進(jìn)行。b.全雙工通信。讀寫(xiě)器和標(biāo)簽?zāi)軌蛲瑫r(shí)進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（4）RFID應(yīng)用RFID技術(shù)作為一種自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。如圖4-31所示。①物流業(yè)②零售業(yè)⑤身份識(shí)別與防偽⑥智慧畜牧③制造業(yè)⑦圖書(shū)與租賃產(chǎn)品管理④醫(yī)療行業(yè)圖4-31

RFID應(yīng)用⑧金融服務(wù)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)2.RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（1）RFID系統(tǒng)的組成RFID系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。圖4-32為RFID系統(tǒng)的組成。圖4-32

RFID系統(tǒng)的組成①電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽是一種通信技術(shù)中的關(guān)鍵組件，是RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，通常由芯片和天線組成。RFID電子標(biāo)簽的特點(diǎn)如圖4-33所示。圖4-33

RFID標(biāo)簽特點(diǎn)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②RFID讀寫(xiě)器RFID讀寫(xiě)器是一種用于讀取和寫(xiě)入RFID標(biāo)簽信息的設(shè)備。RFID讀寫(xiě)器由RFID射頻模塊（發(fā)送器和接收器）、控制單元以及閱讀器天線組成。射頻模塊負(fù)責(zé)發(fā)射和接收射頻信號(hào)?？刂茊卧?fù)責(zé)處理和解碼接收到的數(shù)據(jù)，并控制整個(gè)讀寫(xiě)器的操作。閱讀器天線則用于與RFID標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線通信。圖4-34所示為RFID讀寫(xiě)器組成示意圖。③計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般指帶有應(yīng)用軟件的計(jì)算機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化展示、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)分析和預(yù)警等功能，是進(jìn)行人機(jī)交互的界面。圖4-34

RFID讀寫(xiě)器組成示意圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（2）RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)①非接觸式識(shí)別。②實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。③遠(yuǎn)距離識(shí)別。④高可靠性。⑤易于集成。RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)如圖4-35所示。圖4-35

RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.2.3任務(wù)實(shí)施1．實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具（1）工業(yè)數(shù)據(jù)采集實(shí)訓(xùn)臺(tái)（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（3）根云小智1臺(tái)（4）ID卡1張（5）RFID讀卡器1臺(tái)（6）香蕉插頭測(cè)試線4根"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)2．RFID身份編號(hào)數(shù)據(jù)采集任務(wù)實(shí)施步驟（1）步驟1：電氣連接及調(diào)試①根云小智電源連接及檢查a.將24V電源線（棕色）連接根云小智電源正極口（PWR、1號(hào)口）。b.將0V電源線（黑色）連接根云小智電源負(fù)極口（GND、2號(hào)口）。c.將根云小智信號(hào)公共端（GND、3口）連接0V端子排。d.用萬(wàn)用電表蜂鳴擋檢查根云小智電源是否短路。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②根云小智信號(hào)連接及檢查a.ID讀卡器的通訊端口RS485_A（A）和RS485_B（B）已集成到實(shí)訓(xùn)臺(tái)下方端子排。b.根云小智的RS485通訊端口已集成到實(shí)訓(xùn)臺(tái)下方端子排，將根云小智2號(hào)端口（A）、3號(hào)端口（B）使用香蕉插頭測(cè)試線分別與ID讀卡器的通訊端口RS485_A（A）、RS485_B（B）進(jìn)行連接。c.RS-232調(diào)試端子臺(tái)的通訊端口已集成到右側(cè)的端子排上了，將RS-232調(diào)試端子臺(tái)2號(hào)端口（TX）、3號(hào)端口（RX）使用香蕉插頭測(cè)試線分別與根云小智4號(hào)端口（RX）、5號(hào)端口（TX）進(jìn)行連接。圖3-36

根云小智與RFID讀卡器接線示意圖d.用RS232轉(zhuǎn)USB數(shù)據(jù)線DB9公頭插入RS-232調(diào)試端子臺(tái)調(diào)試母頭，USB端連接電腦。根云小智與RFID讀卡器接線示意圖如圖3-36所示。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（2）步驟2：小智數(shù)采配置①根云小智登錄及配置a.將RS232轉(zhuǎn)USB線公頭插入RS232調(diào)試端子排母頭中，USB插頭端插入電腦USB口。圖3-37

配置根云小智b.打開(kāi)根云小智配置工具，選擇電腦給RS232轉(zhuǎn)USB線分配的串口號(hào)（COM1），選擇根云小智的波特率（默認(rèn)115200），選擇根云小智的校驗(yàn)位（默認(rèn)為8N1），點(diǎn)擊打開(kāi)，如圖3-37所示。c.打開(kāi)成功后，軟件界面如圖3-38所示。圖3-38

根云小智串口打開(kāi)成功"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②根云小智RS485通訊采集配置a.打開(kāi)成功后，點(diǎn)擊登錄配置，如圖3-39所示。b.點(diǎn)擊菜單欄中的“串口”選項(xiàng)卡，對(duì)RS485通訊端口進(jìn)行通訊參數(shù)配置，RS485串口配置成“波特率9600，8N1”，如圖3-40所示。圖3-39

根云小智登錄配置圖3-40

通訊參數(shù)配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）步驟3：根云小智數(shù)據(jù)上云①根云平臺(tái)修改模型a.登錄根云平臺(tái)，點(diǎn)擊接入與建模，打開(kāi)模型菜單，點(diǎn)擊打開(kāi)“根云小智_物模型_設(shè)備”物模型，如圖3-41所示。圖3-41

打開(kāi)“根云小智_物模型_設(shè)備”物模型"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)b.打開(kāi)“根云小智_物模型_設(shè)備”物模型后，點(diǎn)擊右上角“修改模型”，添加1個(gè)“ID卡編號(hào)”的點(diǎn)位變量，屬性ID為“COM2”。如圖3-42所示。c.掃碼槍輸出是RS485串行通訊，RS485串行通訊是字符數(shù)據(jù)，所以選擇String的數(shù)據(jù)類(lèi)型。填寫(xiě)完成后點(diǎn)擊確定。圖3-42

添加1個(gè)“ID卡編號(hào)”的點(diǎn)位變量"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②根云小智上云配置a.重新打開(kāi)根云小智配置工具，選擇對(duì)應(yīng)的串口號(hào)，波特率和校驗(yàn)位后點(diǎn)擊打開(kāi)，點(diǎn)擊登錄配置，如圖3-43所示。圖3-43

重新打開(kāi)根云小智配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)b.點(diǎn)擊“工作模式”，將“根云小智_物實(shí)例_設(shè)備”物實(shí)例的認(rèn)證標(biāo)識(shí)復(fù)制進(jìn)ClientID和用戶(hù)名中，認(rèn)證密鑰復(fù)制進(jìn)密碼中，如圖3-44所示。c.點(diǎn)擊“下發(fā)配置”，此時(shí)根云小智數(shù)據(jù)上云配置已經(jīng)全部完成。圖3-44

復(fù)制認(rèn)證標(biāo)識(shí)和密碼"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)③根云小智數(shù)據(jù)核查a.登錄根云平臺(tái)，點(diǎn)擊“接入與建?！?，打開(kāi)實(shí)例菜單，點(diǎn)擊打開(kāi)“根云小智_物實(shí)例_設(shè)備”，查看根云小智是否上線，如圖3-45所示。圖3-45

檢查根云小智在線狀態(tài)b.驗(yàn)證“ID卡編號(hào)”數(shù)據(jù)采集是否正確。“ID卡編號(hào)”是RFID讀卡器的讀取結(jié)果，將ID卡靠近RFID讀卡器感應(yīng)器，即可觸發(fā)RFID讀卡器輸出讀取結(jié)果，故在初始狀態(tài)下，“ID卡編號(hào)”的值為空的，如圖3-46所示。圖3-46

驗(yàn)證“ID卡編號(hào)”數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)c.完成上一步驟后，用手拿緊ID卡，將ID卡靠近RFID讀卡器感應(yīng)器，RFID讀卡器感應(yīng)到ID卡后會(huì)發(fā)出“滴”一聲，表示ID卡讀卡完成。此時(shí)打開(kāi)“根云小智_物實(shí)例_設(shè)備”，查看“ID卡編號(hào)”的值是否發(fā)生變化。d.通過(guò)重復(fù)執(zhí)行上述步驟，ID卡編號(hào)等于所讀取ID卡的編號(hào)，故根云小智數(shù)據(jù)采集正確無(wú)誤，如圖3-47所示。圖3-47

根云小智數(shù)據(jù)采集正確顯示"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.2.4任務(wù)小結(jié)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)4.3：溫濕度模塊數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)說(shuō)明

相關(guān)知識(shí)

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)小結(jié)

任務(wù)測(cè)驗(yàn)4.3.1任務(wù)說(shuō)明任務(wù)描述晨光初破曉，C公司核心區(qū)域的生產(chǎn)線便悄然啟動(dòng)，迎接新一天的生產(chǎn)任務(wù)。然而，生產(chǎn)線上的某個(gè)環(huán)節(jié)卻突然出現(xiàn)異常。原本應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行的機(jī)器驟然減速，產(chǎn)品質(zhì)量亦開(kāi)始出現(xiàn)波動(dòng)。Y公司周工帶領(lǐng)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)迅速介入，他們發(fā)現(xiàn)工廠內(nèi)的溫濕度產(chǎn)生了細(xì)微的變化，對(duì)于精密的生產(chǎn)線而言，足以造成重大影響。生產(chǎn)線歷經(jīng)一系列的調(diào)整與優(yōu)化，最終恢復(fù)正常運(yùn)行，產(chǎn)品質(zhì)量也有了顯著提高。而這一切的背后，皆離不開(kāi)溫濕度傳感器精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集以及及時(shí)的反饋。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)說(shuō)明

相關(guān)知識(shí)

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)小結(jié)

任務(wù)測(cè)驗(yàn)任務(wù)目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)1）培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；2）塑造學(xué)生的工匠精神；3）培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和知識(shí)遷移能力。知識(shí)目標(biāo)1）了解傳感器的基本概念和分類(lèi)；2）熟悉傳感器的組成、工作原理和特性；3）掌握溫濕度傳感器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。能力目標(biāo)1）能夠編制溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集方案；2）能夠根據(jù)各應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行傳感器的選型。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.3.2相關(guān)知識(shí)1.傳感器圖4-48

傳感器組成框圖（1）傳感器定義傳感器是一種檢測(cè)裝置，它能夠感受到被測(cè)量的信息，并將這些信息按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。①敏感元件敏感元件是傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測(cè)量的部分，是傳感器的核心部件。②轉(zhuǎn)換元件（2）傳感器組成轉(zhuǎn)換元件負(fù)責(zé)將敏感元件輸出的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。傳感器主要由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路三部分組成。如圖4-48所示。③信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路是對(duì)轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理的部分。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）傳感器分類(lèi)傳感器的分類(lèi)方式多種多樣，如圖4-49所示。傳感器的分類(lèi)方式多種多樣，不同的分類(lèi)方式可以從不同的角度對(duì)傳感器進(jìn)行描述和分類(lèi)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和場(chǎng)景來(lái)選擇合適的傳感器。圖4-49

傳感器分類(lèi)方式"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)2.溫濕度傳感器（1）溫濕度傳感器定義溫濕度傳感器是能同時(shí)測(cè)量感知環(huán)境溫度和濕度參數(shù)的電子裝置，融合了兩種傳感器功能，通過(guò)內(nèi)置元件將信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)等，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。如圖4-50所示為常見(jiàn)的溫濕度傳感器。圖4-50

溫濕度傳感器"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（2）溫濕度傳感器類(lèi)型根據(jù)輸出信號(hào)不同，溫濕度傳感器可以分為溫濕度模擬量型傳感器、RS485型溫濕度傳感器和網(wǎng)絡(luò)型溫濕度傳感器等。①溫濕度模擬量型傳感器②RS485型溫濕度傳感器③網(wǎng)絡(luò)型溫濕度傳感器測(cè)環(huán)境溫濕度，輸出模擬信號(hào)，通過(guò)內(nèi)置元件感知環(huán)境溫濕度，

集成溫濕度感知、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通能與多種模擬量輸入設(shè)備連接，做后

并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)經(jīng)RS485接口，

信功能的智能傳感器。如圖4-53所示。續(xù)處理、顯示和控制。如圖4-51所示。

與外部設(shè)備通信交換數(shù)據(jù)。如圖4-52所示。圖4-51

溫濕度模擬量型傳感器圖4-52

RS485型溫濕度傳感器圖4-53

網(wǎng)絡(luò)型溫濕度傳感器"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）應(yīng)用場(chǎng)景溫濕度傳感器的應(yīng)用非常廣泛，幾乎涵蓋了所有需要監(jiān)測(cè)和控制環(huán)境溫濕度的領(lǐng)域，如圖4-54所示。①環(huán)境監(jiān)測(cè)②農(nóng)業(yè)生產(chǎn)⑤交通運(yùn)輸⑥氣象預(yù)報(bào)③工業(yè)制造④醫(yī)療保健⑦安全環(huán)保圖4-54

溫濕度傳感器應(yīng)用場(chǎng)景"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)3.傳感器選型傳感器選型如圖4-55所示。傳感器選型是一個(gè)綜合考慮多個(gè)因素的過(guò)程，需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行權(quán)衡和選擇。圖4-55

傳感器選型"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.3.3任務(wù)實(shí)施1．實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具（1）工業(yè)數(shù)據(jù)采集實(shí)訓(xùn)臺(tái)（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（3）工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)1臺(tái)（4）溫濕度傳感器1臺(tái)（5）RS485轉(zhuǎn)USB數(shù)據(jù)線1根（6）香蕉插頭測(cè)試線2根（7）SL2.4一字螺絲刀1把（8）40CM長(zhǎng)0.3mm2黑色數(shù)據(jù)線1根（9）40CM長(zhǎng)0.3mm2白色數(shù)據(jù)線1根"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)2.溫濕度模塊數(shù)據(jù)采集任務(wù)實(shí)施步驟（1）步驟1：電氣連接及調(diào)試①電源連接及檢查工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源連接及檢查a.將24V電源線（棕色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源正極口（V+口）。b.將0V電源線（黑色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源負(fù)極口（V-）。c.用萬(wàn)用電表蜂鳴擋檢查工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源是否短路。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②信號(hào)連接及檢查a.溫濕度模塊配置RS485連接（a）溫濕度模塊的通訊口（A、B）已經(jīng)集成到下方的端子排上了，只需要用兩根香蕉插頭測(cè)試線分別將溫濕度模塊的通訊接口A口（標(biāo)號(hào)為WSD-A）連接RS485調(diào)試端子臺(tái)右邊的RS485-A，B口（標(biāo)號(hào)為WSD-B）連接RS485調(diào)試端子臺(tái)右邊的RS485-B。（b）用RS485轉(zhuǎn)USB數(shù)據(jù)線DB9公頭插入RS-485端子臺(tái)調(diào)試母頭，USB端連接電腦。b.工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)與溫濕度模塊通訊連接工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的RS485通訊接口（標(biāo)號(hào)為：IB-A1、IB-B1）已經(jīng)集成到下方的端子排中，只需要用兩根香蕉插頭測(cè)試線分別將溫濕度模塊的通訊接口A口（標(biāo)號(hào)為WSD-A）連接下方的端子排的工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的通訊接口A口（標(biāo)號(hào)為IB-A1），溫濕度模塊的通訊接口B口（標(biāo)號(hào)為WSD-B）連接下方的端子排的工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的通訊接口B口（標(biāo)號(hào)為IB-B1）。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)溫濕度模塊與工業(yè)網(wǎng)關(guān)連接示意圖如圖3-56所示。圖3-56

溫濕度模塊與工業(yè)網(wǎng)關(guān)連接示意圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（2）步驟2：溫濕度模塊參數(shù)配置溫濕度模塊Modbus通訊參數(shù)配置①打開(kāi)電腦的設(shè)備管理器，查看電腦為RS485轉(zhuǎn)USB數(shù)據(jù)線分配的串口號(hào)。②打開(kāi)溫濕度變送器的配置工具，RS485ControlV21。如圖3-57所③設(shè)置Modbus通訊參數(shù)配置、波特率和地址，其中溫濕度模塊的示。校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位出廠默認(rèn)為8N1，不可修改。如圖3-58所示。④點(diǎn)擊右上角關(guān)閉，溫濕度模塊通訊參數(shù)配置完成。圖3-58

設(shè)置Modbus通訊參數(shù)配置、波特率和地址圖3-57

RS485ControlV21"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）步驟3：工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)配置①工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集配置圖3-59

輸入工業(yè)連接平臺(tái)IP和端口a.打開(kāi)電腦瀏覽器（默認(rèn)使用谷歌瀏覽器），在網(wǎng)址欄輸入工業(yè)連接平臺(tái)IP和端口，例如：“11:9882”，其中9882為固定端口。如圖3-59所示。b.在工業(yè)連接平臺(tái)登錄界面中，輸入工業(yè)連接平臺(tái)賬號(hào)和密碼，admin+Root@LinkADMIN123。如圖3-60所示。圖3-60

工業(yè)連接平臺(tái)登錄界面"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)c.打開(kāi)設(shè)備管理下拉菜單，點(diǎn)擊設(shè)備列表，點(diǎn)擊創(chuàng)建，新建設(shè)備數(shù)采連接。如圖3-61所示。d.設(shè)備名稱(chēng)只能使用包含0-9,a-z,A-Z,-，_的字符組合，例如WSD，描述可使用中文，例如溫濕度模塊。在數(shù)采配置中，設(shè)備協(xié)議為ModbusRTU協(xié)議，站號(hào)填寫(xiě)上述配置溫濕度模塊的ID地址，端口號(hào)選擇/dev/ttyS4，波特率為9600，其余參數(shù)按默認(rèn)配置。填寫(xiě)完后點(diǎn)擊確定。如圖3-62所示。圖3-61

新建設(shè)備數(shù)采設(shè)備連接圖3-62

數(shù)采參數(shù)配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②數(shù)據(jù)采集點(diǎn)表配置a.選擇剛剛創(chuàng)建的溫濕度模塊設(shè)備連接，點(diǎn)擊詳情，進(jìn)入采集點(diǎn)表配置界面。圖3-63所示為采集點(diǎn)表配置界面。圖3-63

采集點(diǎn)表配置界面"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)b.點(diǎn)擊添加點(diǎn)位，新建IO點(diǎn)，填寫(xiě)名稱(chēng)，例如采集溫度值則填寫(xiě)T1，名稱(chēng)只能使用包含0-9,a-z,A-Z,-，_，描述可以填寫(xiě)中文，通過(guò)溫濕度模塊默認(rèn)數(shù)據(jù)點(diǎn)表可知，A相電壓存儲(chǔ)在保持寄存區(qū)，因此用03號(hào)功能碼，數(shù)據(jù)地址為1，數(shù)據(jù)類(lèi)型為WORD（無(wú)符號(hào)短整型），其他數(shù)據(jù)點(diǎn)表按此類(lèi)推。圖3-64所示為新建IO點(diǎn)。圖3-64

新建IO點(diǎn)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)c.點(diǎn)擊確定，溫濕度模塊采集點(diǎn)位配置完成。如圖3-65所示。圖3-65

溫濕度模塊采集點(diǎn)位配置完成d.點(diǎn)擊啟用按鈕，工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)開(kāi)始采集溫濕度模塊數(shù)據(jù)。如圖3-66所示。圖3-66

工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)開(kāi)始采集溫濕度模塊數(shù)據(jù)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（4）步驟4：工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)驗(yàn)證①工況監(jiān)控點(diǎn)擊數(shù)據(jù)服務(wù)下拉菜單，點(diǎn)擊工況監(jiān)控。如圖3-67所示。圖3-67

工況監(jiān)控"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②數(shù)據(jù)采集核驗(yàn)選中溫濕度模塊設(shè)備，驗(yàn)證溫濕度模塊數(shù)據(jù)采集是否成功和正確。如圖3-68所示。圖3-68

驗(yàn)證溫濕度模塊數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.3.4任務(wù)小結(jié)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)4.4：遠(yuǎn)程無(wú)線模塊數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)說(shuō)明

相關(guān)知識(shí)

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)小結(jié)

任務(wù)測(cè)驗(yàn)4.4.1任務(wù)說(shuō)明任務(wù)描述傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)采集方式不僅布線復(fù)雜、維護(hù)成本高，而且難以適應(yīng)生產(chǎn)線快速調(diào)整的需求。而遠(yuǎn)程無(wú)線模塊數(shù)據(jù)采集技術(shù)，則能夠通過(guò)無(wú)線信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)等，為管理層提供即時(shí)、全面的生產(chǎn)信息。在得到公司高層的大力支持后，周工帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了緊鑼密鼓的籌備工作。他們首先選擇了市場(chǎng)上最先進(jìn)的遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)采集模塊，這些模塊體積小、功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)，非常適合在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中使用。隨后，團(tuán)隊(duì)對(duì)生產(chǎn)線上的每一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行了改造，確保每一道工序的數(shù)據(jù)都能被準(zhǔn)確捕捉并傳輸至中央控制系統(tǒng)。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)說(shuō)明

相關(guān)知識(shí)

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)小結(jié)

任務(wù)測(cè)驗(yàn)任務(wù)目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)1）培養(yǎng)學(xué)生整合知識(shí)和歸納總結(jié)的能力；2）塑造學(xué)生良好地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力；3）培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和知識(shí)遷移能力。知識(shí)目標(biāo)1）了解WiFi無(wú)線通信傳輸技術(shù)；2）熟悉LoRa終端與LoRa通信傳輸與數(shù)據(jù)采集組網(wǎng)方式；3）掌握LoRa通信協(xié)議以及通信參數(shù)配置。能力目標(biāo)1）能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景完成遠(yuǎn)程IO模塊選型；2）能夠正確安裝遠(yuǎn)程I/O模塊工具軟件。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.4.2相關(guān)知識(shí)1.無(wú)線通信技術(shù)（1）無(wú)線通信原理無(wú)線通信原理是將信息轉(zhuǎn)換成無(wú)線信號(hào)，然后通過(guò)空氣等介質(zhì)傳輸?shù)浇邮斩?，并再次轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的信息。無(wú)線通信包括調(diào)制、傳輸、接收、解調(diào)。如圖4-69所示。圖4-69

無(wú)線通信原理"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（2）無(wú)線通信技術(shù)類(lèi)型目前，主流的無(wú)線通信技術(shù)包括藍(lán)牙、WiFi、Zigbee、LoRa、NFC、RFID等。主流無(wú)線通信技術(shù)不同如下表4-5。表4-5

主流無(wú)線通信技術(shù)的不同技術(shù)藍(lán)牙工作頻段2.4GHz的ISM頻

體積小、易集成，低功耗、適用

廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、筆記本電腦、智范圍廣、抗干擾能力較好

能手表、智能音響等設(shè)備特點(diǎn)應(yīng)用段WiFi2.4GHz和5GHz

無(wú)線接入、高速傳輸、建設(shè)便捷、網(wǎng)絡(luò)媒體、掌上設(shè)備、日常休閑等覆蓋范圍廣Zigbee

2.4GHz低功耗、可靠性高、低成本、低

智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、智能交通、醫(yī)時(shí)延、低數(shù)據(jù)量、網(wǎng)絡(luò)容量大、

療保健等領(lǐng)域高保密性、全球通用性和開(kāi)放性好傳輸距離遠(yuǎn)、低功耗、低成本LoRaISM頻段433MHz、868MHz、915MHz等13.56MHz智慧城市、工商業(yè)管理、農(nóng)林漁牧等領(lǐng)域NFCRFID通信距離短、使用頻繁包括低頻、高

快速掃描、體積小、形狀多樣化、工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控頻、超高頻

可重復(fù)使用

制管理、防偽等領(lǐng)域支付應(yīng)用、安防應(yīng)用、標(biāo)簽應(yīng)用"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如圖4-70所示。①工業(yè)自動(dòng)化控制③遠(yuǎn)距離設(shè)備管理④高危環(huán)境通信②移動(dòng)設(shè)備通信圖4-70

工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)2.WiFi通信協(xié)議（1）WiFi技術(shù)簡(jiǎn)介WiFi技術(shù)，是一種基于IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，用于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和連接設(shè)備。（2）技術(shù)特點(diǎn)WiFi技術(shù)特點(diǎn)如圖4-71所示。圖4-71

WIFI技術(shù)特點(diǎn)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）WiFi的標(biāo)準(zhǔn)和速率WiFi技術(shù)遵循IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋多個(gè)版本，諸如802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac、802.11ax等。這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)方面進(jìn)行了規(guī)范定義，包括頻率范圍、傳輸速率、頻道寬度、安全性等。不同版本W(wǎng)IFI的標(biāo)準(zhǔn)和速率如下表4-6所示。表4-6

不同版本W(wǎng)iFi的標(biāo)準(zhǔn)和速率版本頻段5GHz2.4GHz2.4GHz2.4GHz和5GHz頻段5GHz2.4GHz和5GHz傳輸速率802.11a802.11b802.11g802.11n802.11ac802.11ax最高54Mbps最高11Mbps最高54Mbps最高600Mbps最高1Gbps最高11Gbps"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（4）WiFi的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)在WiFi組網(wǎng)中，比較常見(jiàn)且典型的結(jié)構(gòu)分類(lèi)方式主要有以下4種。①一對(duì)多模式一個(gè)中央設(shè)備（如無(wú)線路由器或接入點(diǎn)）充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的核心，多個(gè)終端設(shè)備與之相連，具有集中控制和管理的特點(diǎn)。如圖4-72所示。圖4-72

一對(duì)多模式圖②點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單直接，兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備直接相互連接，無(wú)需中央設(shè)備介入。如圖4-73所示。圖4-73

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)③Mesh網(wǎng)絡(luò)模式多個(gè)節(jié)點(diǎn)（可以是AP或終端設(shè)備）之間相互連接，形成一個(gè)多跳的網(wǎng)絡(luò)。如圖4-74所示。圖4-74

Mesh組網(wǎng)模式圖④無(wú)線橋接模式用于連接兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。如圖4-75所示。圖4-75

無(wú)線橋接組網(wǎng)模式圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)3.LoRa通信協(xié)議（1）LoRa技術(shù)簡(jiǎn)介L(zhǎng)oRa是一種專(zhuān)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的無(wú)線通信技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，LoRa處于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線終端感知層和網(wǎng)絡(luò)傳輸層。（2）LoRa技術(shù)特點(diǎn)LoRa技術(shù)特點(diǎn)如圖4-76所示。圖4-76

LoRa技術(shù)特點(diǎn)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）LoRa技術(shù)應(yīng)用LoRa技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。①智能城市對(duì)于城市基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用而言，LoRa技術(shù)能夠讓日常生活中的連接照明、廢物清除、車(chē)輛服務(wù)等變得更加智能。如圖4-77。a.智能路燈。b.智能停車(chē)。c.智能交通。圖4-77

LoRa技術(shù)應(yīng)用于智能城市"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②智慧農(nóng)業(yè)由于LoRa技術(shù)具有低功耗、遠(yuǎn)距離特性和良好的無(wú)線質(zhì)量，所以通過(guò)使用LoRa傳感器能夠?qū)⑿盘?hào)從農(nóng)場(chǎng)發(fā)送至云，用戶(hù)便能利用信號(hào)數(shù)據(jù)改善運(yùn)營(yíng)，構(gòu)建出一個(gè)龐大的智慧農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系，從而改善農(nóng)業(yè)狀況。如圖4-78。a.土壤水分檢測(cè)。b.LoRa生物識(shí)別傳感器。c.監(jiān)測(cè)水質(zhì)。圖4-78

LoRa技術(shù)應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)③智慧醫(yī)療LoRa技術(shù)適用于醫(yī)療應(yīng)用，改善醫(yī)療保健和民生。LoRa技術(shù)用于檢測(cè)食物溫度，防止食物變質(zhì)、減少浪費(fèi)，保障食品安全。如圖4-79。除了以上的場(chǎng)景外，LoRa技術(shù)還可以應(yīng)用于智能家居、建筑設(shè)備、家庭安全、智能工業(yè)、智能計(jì)量、供應(yīng)鏈和物流等領(lǐng)域。圖4-79

LoRa技術(shù)應(yīng)用于智慧醫(yī)療"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（4）LoRaWANLoRaWAN是一種專(zhuān)為低功耗廣域網(wǎng)設(shè)計(jì)的無(wú)線通信協(xié)議，旨在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的長(zhǎng)距離、低功耗通信。①LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)a.LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組成LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由四部分組成。如圖4-80所示。（a）終端節(jié)點(diǎn)（b）基站（c）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

（d）應(yīng)用服務(wù)器圖4-80

LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組成"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)b.LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖LoRa聯(lián)盟推薦的LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖為4-81。該云平臺(tái)能夠從應(yīng)用服務(wù)器中分離出來(lái)，位于LoRa的核心網(wǎng)和應(yīng)用服務(wù)器之間，且可以與LoRa的核心網(wǎng)共同部署。*LoRaNode是LoRa終端節(jié)點(diǎn)*Concentrator是實(shí)現(xiàn)對(duì)LoRa終端節(jié)點(diǎn)提供接入和匯聚功能的LoRa基站*NetworkServer是LoRa的核心網(wǎng)*ApplicationServer由不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的服務(wù)器組成，并通過(guò)Web或手機(jī)接入的方式向用戶(hù)提供業(yè)務(wù)服務(wù)圖4-81

LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②LoRa和LoRaWAN區(qū)別如果把LoRa視作一種語(yǔ)言，那么LoRaWAN就是一套語(yǔ)法規(guī)則。LoRa是一種專(zhuān)有的調(diào)制技術(shù)。LoRaWAN是基于LoRa技術(shù)構(gòu)建的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)范。LoRaWAN為L(zhǎng)oRa技術(shù)的應(yīng)用提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的框架，使不同廠家的設(shè)備能夠相互兼容和交互。LoRa和LoRaWAN兩者相互配合，共同為物聯(lián)網(wǎng)中的低功耗、遠(yuǎn)距離通信提供支撐。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.4.3任務(wù)實(shí)施1．實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具（1）工業(yè)數(shù)據(jù)采集實(shí)訓(xùn)臺(tái)（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（3）RJ45網(wǎng)線2根（4）LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)1臺(tái)（5）工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)1臺(tái)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)2.遠(yuǎn)程無(wú)線模塊數(shù)據(jù)采集任務(wù)實(shí)施步驟（1）步驟1：電氣連接及調(diào)試①工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源連接及檢查a.將24V電源線（棕色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源正極口（V+口）。b.將0V電源線（黑色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源負(fù)極口（V-）。c.用萬(wàn)用電表蜂鳴擋檢查工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源是否短路。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②信號(hào)連接及檢查a.工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)需要與LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)才能采集到網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)，因此，工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)與LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)之前，需要確認(rèn)LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址是否與工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的IP地址在同一個(gè)網(wǎng)段下，否則不能組網(wǎng)。b.如果工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的兩個(gè)網(wǎng)口都不在LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址的網(wǎng)段下，則需要對(duì)工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的IP地址進(jìn)行修改。本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)默認(rèn)地址是0，因此可不需要修改工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)口的IP。c.用一根RJ45連接工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的ETH2網(wǎng)口（默認(rèn)地址08），另一端連接至交換機(jī)，再用兩根網(wǎng)線，分別把LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)至交換機(jī)和電腦至交換機(jī)連接起來(lái)。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)與工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)連接示意如圖3-82。圖3-82

LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)與工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)連接示意圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（2）步驟2：LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)點(diǎn)表梳理本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)點(diǎn)表3-7，數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)規(guī)劃及定義如下。表3-7

LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)點(diǎn)表標(biāo)識(shí)序號(hào)名稱(chēng)倉(cāng)位有料（光電傳感器）數(shù)據(jù)類(lèi)型地址IN11234BoolBoolBoolBoolIN1IN2IN3IN425261624OUT1

三色燈_綠燈

BoolOUT1OUT2OUT3OUT4BoolBoolBool"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）步驟3：工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)數(shù)采配置①LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)Modbus通訊參數(shù)配置圖3-83

Lora收發(fā)模塊與電腦連接通訊a.使用USB轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換器將Lora收發(fā)模塊與電腦連接通訊，如圖3-83所示。b.打開(kāi)AMX_MDLORAv20.exe工具對(duì)Lora采集模塊進(jìn)行配置；將串口配置后，點(diǎn)擊“開(kāi)始掃描”。如圖3-84所示。圖3-84

AMX_MDLORAv20.exe工具對(duì)Lora采集模塊進(jìn)行配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)c.將無(wú)線收發(fā)頻率配置后分別點(diǎn)擊發(fā)送，如圖3-85所示。d.線串口透?jìng)髂K配置。如圖3-86所示。e.使用PC通過(guò)USB轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器連接Lora無(wú)線收發(fā)模塊。3-85無(wú)線收發(fā)頻率配置并發(fā)送圖圖3-86

線串口透?jìng)髂K配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)圖3-87

AMXLoraTool.exe工具對(duì)Lora收發(fā)模塊進(jìn)行配置f.打開(kāi)AMXLoraTool.exe工具對(duì)Lora收發(fā)模塊進(jìn)行配置。將串口配置后，點(diǎn)擊“打開(kāi)串口”后再點(diǎn)擊“進(jìn)入命令模式”。如圖3-87所示。g.將無(wú)線收發(fā)頻率配置后分別點(diǎn)擊發(fā)送。如圖3-88所示。圖3-88

無(wú)線收發(fā)頻率配置后并發(fā)送"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)通訊配置a.用RJ45網(wǎng)線連接電腦與工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)ETH1網(wǎng)口，修改電腦IP地址與連接的工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)口的IP地址在同一個(gè)網(wǎng)段下，否則無(wú)法連接。提醒：工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)4個(gè)網(wǎng)口IP地址不同，若是連接工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)1號(hào)網(wǎng)口（默認(rèn)地址11），需修改電腦IP地址在211.211.211.X網(wǎng)段下（X值不可為245，不可與工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)網(wǎng)口IP地址沖突）。b.檢查電腦與工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)是否連接成功。同時(shí)按住電腦鍵盤(pán)win+R鍵，輸入cmd點(diǎn)擊確定，輸入ping11（此處為所連接的工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)網(wǎng)口的默認(rèn)地址），按回車(chē)，若顯示圖3-89內(nèi)容則表示連接成功。圖3-89

連接成功顯示"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)③工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集配置a.打開(kāi)電腦瀏覽器（默認(rèn)使用谷歌瀏覽器），在網(wǎng)址欄輸入工業(yè)連接平臺(tái)IP和端口，例如：“11:9882”，其中9882為固定端口。如圖3-90所示。圖3-90

網(wǎng)址欄輸入工業(yè)連接平臺(tái)IP和端口b.在工業(yè)連接平臺(tái)登錄界面中，輸入工業(yè)連接平臺(tái)賬號(hào)和密碼，admin+Root@LinkADMIN123，如圖3-91所示。圖3-91

輸入工業(yè)連接平臺(tái)賬號(hào)和密碼"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)c.打開(kāi)設(shè)備管理下拉菜單，點(diǎn)擊設(shè)備列表，點(diǎn)擊創(chuàng)建，新建設(shè)備數(shù)采連接。如圖3-92所示。d.設(shè)備名稱(chēng)只能使用包含0-9,a-z,A-Z,-，_的字符組合，例如LoRa，描述可使用中文，例如LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)。在數(shù)采配置中，設(shè)備協(xié)議為ModbusRTU協(xié)議，站號(hào)填寫(xiě)上述配置LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)的ID地址，端口號(hào)選擇/dev/ttyS4，波特率為9600，其余參數(shù)按默認(rèn)配置。填寫(xiě)完后點(diǎn)擊確定。如圖3-93所示。圖3-92

新建設(shè)備數(shù)采連接e.點(diǎn)擊確定，LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集參數(shù)配置完成。圖3-93

LoRa參數(shù)配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)④數(shù)據(jù)采集點(diǎn)表配置a.選擇剛剛創(chuàng)建的LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接，點(diǎn)擊詳情，進(jìn)入采集點(diǎn)表配置界面。如圖3-94所示。圖3-94

采集點(diǎn)表配置界面"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)b.點(diǎn)擊添加點(diǎn)位，新建IO點(diǎn)，填寫(xiě)名稱(chēng)，例如輸入通道1則填寫(xiě)IN1，名稱(chēng)只能使用包含0-9,a-z,A-Z,-，_，描述可以填寫(xiě)中文，通過(guò)LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)的默認(rèn)數(shù)據(jù)點(diǎn)表可知，輸入通道1在輸入寄存區(qū)，因此用02號(hào)功能碼，數(shù)據(jù)地址為0，數(shù)據(jù)類(lèi)型為bool（布爾型），其他數(shù)據(jù)點(diǎn)表按此類(lèi)推。如圖3-95所示。圖3-95

新建IO輸入點(diǎn)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)c.點(diǎn)擊添加點(diǎn)位，新建IO點(diǎn)，填寫(xiě)名稱(chēng)，例如輸出通道1則填寫(xiě)OUT1，名稱(chēng)只能使用包含0-9,a-z,A-Z,-，_，描述可以填寫(xiě)中文，通過(guò)LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)的默認(rèn)數(shù)據(jù)點(diǎn)表可知，輸出通道1在輸出寄存區(qū)，因此用05號(hào)功能碼，數(shù)據(jù)地址為0，數(shù)據(jù)類(lèi)型為bool（布爾型），其他數(shù)據(jù)點(diǎn)表按此類(lèi)推。如圖3-96所示。圖3-96

新建IO輸出點(diǎn)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（4）步驟4：數(shù)據(jù)核驗(yàn)①工況監(jiān)控點(diǎn)擊數(shù)據(jù)服務(wù)下拉菜單，點(diǎn)擊工況監(jiān)控。如圖3-98所示。圖3-98

點(diǎn)擊工況監(jiān)控"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②數(shù)據(jù)采集核驗(yàn)選中LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備，驗(yàn)證LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集是否成功和正確，如圖3-99所示。圖3-99

驗(yàn)證LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.4.4任務(wù)小結(jié)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)4.5：PLC控制器數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)說(shuō)明

相關(guān)知識(shí)

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)小結(jié)

任務(wù)測(cè)驗(yàn)4.5.1任務(wù)說(shuō)明任務(wù)描述某一天經(jīng)理把負(fù)責(zé)的李工叫到辦公室：“之前的工作完成得不錯(cuò)，接下來(lái)要面對(duì)PLC控制器?！蓖ㄟ^(guò)前面任務(wù)的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)充分了解了采集條形碼、RFID、溫濕度傳感器以及LoRa無(wú)線網(wǎng)關(guān)，接下來(lái)學(xué)習(xí)較為復(fù)雜的西門(mén)子PLC設(shè)備數(shù)據(jù)采集。與之前相比，采集數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)從單一變?yōu)閮蓚€(gè)，進(jìn)而變?yōu)槎鄠€(gè)。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)任務(wù)說(shuō)明

相關(guān)知識(shí)

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)小結(jié)

任務(wù)測(cè)驗(yàn)任務(wù)目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)1）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；2）引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)工作的成就感，樹(shù)立熱愛(ài)勞動(dòng)意識(shí)；3）培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的學(xué)習(xí)能力。知識(shí)目標(biāo)1）了解S7-1200PLC結(jié)構(gòu)及各模塊性能；2）熟悉S7-1200PLC各模塊接線規(guī)則；3）掌握PLC基礎(chǔ)邏輯指令的用法。能力目標(biāo)1）能夠掌握西門(mén)子控制器簡(jiǎn)單編程的操作步驟；2）能夠利用S7-1200PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.5.2相關(guān)知識(shí)1.S7-1200PLC及其相關(guān)部件（1）認(rèn)識(shí)S7-1200PLC①S7-1200PLC簡(jiǎn)介S7-1200PLC是西門(mén)子公司推出的一款PLC，主要面向簡(jiǎn)單而高精度的自動(dòng)化任務(wù)。S7-1200PLC設(shè)計(jì)緊湊、組態(tài)靈活、擴(kuò)展便捷、功能強(qiáng)大，可用于控制各種各樣的設(shè)備以滿(mǎn)足自動(dòng)化需求。如圖4-100所示。圖4-100

S7-1200PLC"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②S7-1200PLC的特點(diǎn)a.高度集成的工程組態(tài)系統(tǒng)圖4-101

TiaPortal典型應(yīng)用TiaPortal典型應(yīng)用如圖4-101所示。b.集成化用戶(hù)環(huán)境TiaPortal通過(guò)兩種不同的視圖營(yíng)造了友好的集成化用戶(hù)環(huán)境。Portal視圖和項(xiàng)目視圖如圖4-102所示。圖4-102

Portal視圖和項(xiàng)目視圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)c.集成可視化控制在同一個(gè)項(xiàng)目中組態(tài)和編程，人機(jī)界面可以直接使用S7-1200PLC的變量。S7-1200PLC變量表如圖4-103所示。d.集成PROFINET接口S7-1200PLC在CPU模塊上集成了一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET接口，使得編程過(guò)程、調(diào)試過(guò)程、PLC和人機(jī)界面的操作、運(yùn)行及與第三方設(shè)備的通信均可采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行。如圖4-104所示。圖4-103

S7-1200PLC變量表圖4-104

S7-1200PLC集成PROFINET接口"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)e.嵌入CPU模塊本體的信號(hào)板信號(hào)板嵌入在CPU模塊的前端，具有兩個(gè)數(shù)字量輸入/輸出接口或者一個(gè)模擬量輸出，能夠在不增加CPU模塊占用空間的前提下擴(kuò)展CPU的控制能力。如圖4-105所示。f.高速輸入/輸出具有6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（3個(gè)100KHz和3個(gè)30KHz）、兩個(gè)脈寬調(diào)制輸出（PWM）和兩個(gè)脈沖串（PTO）。g.PID功能16個(gè)PID控制回路，支持自適應(yīng)的快速功能塊、PID自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。h.庫(kù)功能圖4-105

信號(hào)板通過(guò)庫(kù)功能能夠在同一個(gè)項(xiàng)目和其他已有項(xiàng)目中調(diào)用或移植使用項(xiàng)目的組成部分。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（2）S7-1200PLC硬件模塊①S7-1200PLC組成S7-1200PLC主要由CPU模塊、通信模塊（CM）、信號(hào)模塊（SM）和信號(hào)板（SB）及各種附件組成。如圖4-106所示。圖4-106

S7-1200PLC組成"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)a.CPU模塊CPU將微處理器、集成電源、輸入和輸出電路、內(nèi)置PROFINET、高速運(yùn)動(dòng)控制I/O以及板載模擬量輸入組合到一個(gè)設(shè)計(jì)緊湊的外殼中，形成功能強(qiáng)大的控制器。b.通信模塊（CM）S7-1200PLC的CPU最多可以添加三個(gè)通信模塊，支持PROFIBUS主從站通信，RS485和RS232通信模塊為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行通信提供連接及I/O連接主站。如圖4-107所示。圖4-107

通信模塊"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)c.信號(hào)板（SB）和信號(hào)模塊（SM）圖4-108

信號(hào)板如果只需少數(shù)輸入/輸出的情況下，可以使用信號(hào)板（SB）。通過(guò)信號(hào)板可以對(duì)S7-1200PLC進(jìn)行擴(kuò)展，而不增加所需安裝空間。信號(hào)板如圖4-108所示。信號(hào)模塊（SM）安裝在CPU模塊的右側(cè)，使信號(hào)模塊的總線連接器伸到CPU中，即為信號(hào)模塊建立了機(jī)械和電氣連接。信號(hào)模塊如圖4-109所示。圖4-109

信號(hào)模塊"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）S7-1200PLC的型號(hào)S7-1200PLC目前有5款CPU，CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C、CPU1217C。根據(jù)電源信號(hào)和輸入輸出信號(hào)的類(lèi)型，除了CPU1217C只有一種類(lèi)型以外其余四款CPU各有三種型號(hào)。5款CPU本機(jī)自帶數(shù)字量、模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)有所差異，如圖4-110所示。圖4-110

5款不同類(lèi)型的S7-1200PLC對(duì)比圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)2.S7-1200PLC的接線（1）S7-1200PLC的接線規(guī)則①端子塊允許的線徑為0.3-2mm2；

②端子塊允許的最大力矩為0.56N·m。（2）S7-1200PLCCPU接線①CPU1214CAC/DC/Relay

CPU1214CAC/DC/Relay接線如下圖4-111所示。圖4-

111

CPU1214C

AC/DC/Relay接線圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②CPU1214CDC/DC/DC③CPU1214CDC/DC/RelayCPU1214CDC/DC/DC接線如下圖4-112所示。CPU1214CDC/DC/Relay接線如下圖4-113所示。圖4-112

CPU1214CDC/DC/DC接線圖圖4-113

CPU1214CDC/DC/Relay接線圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）S7-1200PLC信號(hào)板接線②DI/DQ信號(hào)板的接線SB1223DI/DQ信號(hào)板有2個(gè)輸入、2個(gè)晶體管輸出，DI/DQ信號(hào)板的接線如圖4-115所示。③AQ信號(hào)板的接線SB1232

AQ信號(hào)板有1個(gè)模擬量輸出，AQ信號(hào)板的接線如圖4-116所示。①DQ信號(hào)板的接線SB1222DQ信號(hào)板有4個(gè)晶體管輸出，如圖4-114所示。圖4-114

SB1222DQ信號(hào)板的接線圖4-115

SB1223DI/DQ信號(hào)板的接線圖4-116

SB1232

AQ信號(hào)板的接線"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)3.S7-1200PLC的邏輯應(yīng)用（1）位邏輯指令位邏輯指令見(jiàn)表4-9所示。表4-9

位邏輯指令表①常開(kāi)觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)在指定的位為1時(shí)閉合，0時(shí)斷開(kāi)。常閉觸點(diǎn)在指定的位為l時(shí)斷開(kāi)，0時(shí)閉合。②NOT取反觸點(diǎn)NOT觸點(diǎn)用來(lái)轉(zhuǎn)換能流輸入的邏輯狀態(tài)。③輸出線圈線圈通電時(shí)寫(xiě)入1，斷電時(shí)寫(xiě)入0。④置位/復(fù)位指令置位指令將指定的地址位置位為1并保持。復(fù)位指令將指定的地址位復(fù)位為0并保持。PLC常用的位邏輯指令除了所列舉的指令之外，還涵蓋了置位優(yōu)先鎖存器與復(fù)位優(yōu)先鎖存器、邊沿檢測(cè)觸點(diǎn)指令、邊沿檢測(cè)線圈指令等指令。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)表4-10

定時(shí)器指令表梯形圖線圈

說(shuō)明梯形圖功能框TP定時(shí)器可生成具有預(yù)設(shè)寬度時(shí)間的脈沖。（2）定時(shí)器指令S7-1200PLC有4種定時(shí)器。①脈沖定時(shí)器（TP）。TON定時(shí)器在預(yù)設(shè)的延時(shí)過(guò)后將輸出Q設(shè)置為ON。②接通延時(shí)定時(shí)器（TON）。③斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器（TOF）。④保持型接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）。定時(shí)器指令格式如表4-10。TOF定時(shí)器在預(yù)設(shè)的延時(shí)過(guò)后將輸出Q重設(shè)為OFF。TONR定時(shí)器在預(yù)設(shè)的延時(shí)過(guò)后將輸出Q設(shè)置為ON。在使用R輸入重置經(jīng)過(guò)的時(shí)間之前，會(huì)跨越多個(gè)定時(shí)時(shí)段一直累加經(jīng)過(guò)的時(shí)間。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）計(jì)數(shù)器指令S7-1200PLC有3種計(jì)數(shù)器：加計(jì)數(shù)器（CTU），減計(jì)數(shù)器（CTD）和加減計(jì)數(shù)器（CTUD）。①加計(jì)數(shù)器指令（CTU）參數(shù)CU的值從0變?yōu)?時(shí)，CTU使計(jì)數(shù)值加1，直到CV達(dá)到指定的數(shù)據(jù)類(lèi)型的上限值，此后，CU狀態(tài)的變化，CV值不再增加。如圖4-117所示。②減計(jì)數(shù)器指令（CTD）圖4-117

加計(jì)數(shù)器指令圖4-118

減計(jì)數(shù)器指令參數(shù)CD的值從0變?yōu)?時(shí)，CTD使計(jì)數(shù)值減1。如果參數(shù)CV(當(dāng)前計(jì)數(shù)值)的值等于或小于0，則計(jì)數(shù)器輸出參數(shù)Q=1。如圖4-118所示。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)③加減計(jì)數(shù)器指令（CTUD）加計(jì)數(shù)（CU）或減計(jì)數(shù)（CD）輸入的值從0跳變?yōu)?時(shí)，CTUD會(huì)使計(jì)數(shù)值加1或減1。如果參數(shù)CV（當(dāng)前計(jì)數(shù)值）的值大于或等于參數(shù)PV（預(yù)設(shè)值）的值，則計(jì)數(shù)器輸出參數(shù)QU=1。如果參數(shù)CV的值小于或等于零，則計(jì)數(shù)器輸出參數(shù)QD=1。如圖4-119所示。圖4-119

加減計(jì)數(shù)器指令"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)4.5.3任務(wù)實(shí)施1．實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具（1）工業(yè)數(shù)據(jù)采集實(shí)訓(xùn)臺(tái)（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（3）RJ45網(wǎng)線2根（4）S7-1200PLC1臺(tái)（5）工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)1臺(tái)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)2.PLC控制器數(shù)據(jù)采集任務(wù)實(shí)施步驟（1）步驟1：電氣連接及調(diào)試①工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源連接及檢查a.將24V電源線（棕色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源正極口（V+口）。b.將0V電源線（黑色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源負(fù)極口（V-）。c.用萬(wàn)用電表蜂鳴擋檢查工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)電源是否短路。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)連接及檢查a.工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)需要與PLC組網(wǎng)才能采集到網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)，因此，工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)與PLC組網(wǎng)之前，需要確認(rèn)PLC的IP地址是否與工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的IP地址在同一個(gè)網(wǎng)段下，否則不能組網(wǎng)。b.如果工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的兩個(gè)網(wǎng)口都不在PLC的IP地址的網(wǎng)段下，則需要對(duì)工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的IP地址進(jìn)行修改。本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的PLC默認(rèn)地址是，因此可不需要修改工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)口的IP。c.用一根RJ45連接工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)的ETH2網(wǎng)口（默認(rèn)地址08），另一端連接至交換機(jī)，再用兩根網(wǎng)線，分別把PLC至交換機(jī)和電腦至交換機(jī)連接起來(lái)。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)PLC與工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)連接示意圖如圖3-120。圖3-120

PLC與工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)連接示意圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（2）步驟2：PLC數(shù)據(jù)點(diǎn)表梳理本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)PLC數(shù)據(jù)點(diǎn)表3-11，數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)規(guī)劃及定義如下。表3-11

PLC數(shù)據(jù)點(diǎn)表序號(hào)

標(biāo)識(shí)1

Start2

Stop3

Reset名稱(chēng)數(shù)據(jù)類(lèi)型

地址啟動(dòng)按鈕停止按鈕復(fù)位按鈕BoolBoolBoolBoolBool%I0.0%I0.1%I0.2%I0.3%I0.44

Select_SA1

選擇開(kāi)關(guān)5

ESTOP

急停開(kāi)關(guān)Yellow_ligh6三色燈_黃

Bool%Q0.1t7

green_light

三色燈_綠

Bool8

Red_Light

三色燈_紅

Bool%Q0.2%Q0.3%MW10%MD12910設(shè)備啟動(dòng)次數(shù)

Int設(shè)備開(kāi)機(jī)率

Real"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)（3）步驟3：工業(yè)連接網(wǎng)關(guān)數(shù)采配置①西門(mén)子PLCS7通信協(xié)議解析a.S7通信協(xié)議是西門(mén)子公司用于其S7系列可編程邏輯控制器（PLC）的通信協(xié)議。它是一種二進(jìn)制協(xié)議，用于在計(jì)算機(jī)或者網(wǎng)關(guān)和S7PLC之間進(jìn)行通信。b.S7通信協(xié)議支持多種通信方式，包括串口、以太網(wǎng)和專(zhuān)用總線等。它可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、程序下載、遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)控等功能，本例使用以太網(wǎng)的通信方式。c.S7通信協(xié)議具有高效性、穩(wěn)定性和安全性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制領(lǐng)域。圖3-84

AMX_MDLORAv20.exe工具對(duì)Lora采集模塊進(jìn)行配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)②西門(mén)子PLCS7通信協(xié)議配置a.本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的PLC的IP地址默認(rèn)為，可用博圖軟件對(duì)PLC的IP地址進(jìn)行修改。點(diǎn)擊設(shè)備組態(tài)，點(diǎn)擊PLC，在PROFINET目錄下的以太網(wǎng)地址中修改。如圖3-121所示。圖3-121

修改PLC的IP"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技