工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 課件 21 基于智慧工廠環(huán)境的通信網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用

基于智慧工廠環(huán)境的通信網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用一、任務(wù)描述二、調(diào)試一、任務(wù)描述制造領(lǐng)域市場巨大，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦能制造業(yè)，主要體現(xiàn)在數(shù)字化以及智能化的工廠改造上，包括工廠機械設(shè)備的監(jiān)控和工廠環(huán)境的監(jiān)控。如圖1所示，利用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、無線通信）、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，完成對生產(chǎn)制造環(huán)境的全方位監(jiān)測以及數(shù)據(jù)的可視化展示。圖1智慧工廠一、任務(wù)描述具體監(jiān)測要求如下：（1）生產(chǎn)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測①場外風(fēng)速，可用電位計模擬代替；②場內(nèi)溫度、濕度、噪聲；③場內(nèi)語音播報情況。（2）生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測①工廠生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控②生產(chǎn)線事件數(shù)量上傳、具體事件信息；③生產(chǎn)線當前生產(chǎn)狀態(tài)：正常、故障等。（3）能源消耗監(jiān)測①生產(chǎn)線能耗分析；②生產(chǎn)線實時功率監(jiān)測。二、調(diào)試1.硬件選型及匹配圖2硬件對應(yīng)選型二、調(diào)試2.網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析（1）傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃表1網(wǎng)絡(luò)通信備選方案序號通信對象連接線纜通信方式一、溫濕度傳感器1.1香蕉頭疊插連接線RS4851.2香蕉頭疊插連接線RS4851.3香蕉頭疊插連接線RS4851.4香蕉頭疊插連接線RS485-ISOonTCP1.5（*）香蕉頭疊插連接線RS485二、調(diào)試表1網(wǎng)絡(luò)通信備選方案（續(xù)）序號通信對象連接線纜通信方式二、噪聲傳感器2.1香蕉頭疊插連接線RS4852.2香蕉頭疊插連接線RS4852.3香蕉頭疊插連接線RS4852.4香蕉頭疊插連接線RS485-ISOonTCP2.5（*）香蕉頭疊插連接線RS485二、調(diào)試表1網(wǎng)絡(luò)通信備選方案（續(xù)）序號通信對象連接線纜通信方式三、電子式電能表3.1香蕉頭疊插連接線RS4853.2香蕉頭疊插連接線RS4853.3香蕉頭疊插連接線RS4853.4香蕉頭疊插連接線RS485-ISOonTCP3.5（*）香蕉頭疊插連接線RS485二、調(diào)試表1網(wǎng)絡(luò)通信備選方案（續(xù)）序號通信對象連接線纜通信方式四、電位計4.1硬接線IO4.2硬接線IO→LoRa五、監(jiān)控攝像頭5.1無線WiFiTCP5.2網(wǎng)線TCP二、調(diào)試（2）數(shù)據(jù)展示平臺規(guī)劃表2數(shù)據(jù)展示平臺序號平臺示意圖相關(guān)硬件——平臺名稱1有人4GDTU——“有人云控制臺”2浪潮斥候網(wǎng)關(guān)——“浪潮云州數(shù)據(jù)采集平臺”3浪潮斥候網(wǎng)關(guān)——“IIoT工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺”4浪潮斥候網(wǎng)關(guān)——“設(shè)備監(jiān)控運維平臺TMS”二、調(diào)試表2數(shù)據(jù)展示平臺（續(xù)）序號平臺示意圖相關(guān)硬件——平臺名稱5

浪潮網(wǎng)關(guān)——一體機——“大數(shù)據(jù)平臺”6旋思網(wǎng)關(guān)——“SymLink網(wǎng)管軟件”7旋思網(wǎng)關(guān)——“PQFusionMES”8監(jiān)控攝像頭——螢石云平臺9監(jiān)控攝像頭——?？低昳VMS本地監(jiān)控軟件二、調(diào)試3.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計及組態(tài)（1）硬件條件圖3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計二、調(diào)試（2）最終實施方案圖4網(wǎng)絡(luò)實施方案二、調(diào)試（3）串口接線圖圖5接線示意圖6實際接線二、調(diào)試4.數(shù)據(jù)可視化大屏設(shè)計圖7觸摸屏實施（PLC信息收集）二、調(diào)試圖8數(shù)據(jù)大屏規(guī)劃圖圖9數(shù)據(jù)大屏實施圖二、調(diào)試5.數(shù)據(jù)包傳遞分析挑選其中一個典型的數(shù)據(jù)，如風(fēng)速（電位計的電壓模擬量），描述從底層的數(shù)據(jù)/幀生成，到上層的API接口的數(shù)據(jù)格式。表3數(shù)據(jù)包傳遞分析序號數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)去向變換通信方式通信數(shù)據(jù)1電位計LoRa采集器0-10V→0-4095I/O2LoRa采集模塊LoRa模塊無無線透傳3LoRa模塊PLC0-4095→1-10MODBUS二、調(diào)試表3數(shù)據(jù)包傳遞分析（續(xù)）序號數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)去向變換通信方式通信數(shù)據(jù)4PLC斥候網(wǎng)關(guān)無PROFINET斥候網(wǎng)關(guān)設(shè)置完成后，選擇系統(tǒng)管理-工具-網(wǎng)絡(luò)抓包，抓包接口選擇LAN，抓包個數(shù)可以填入100，其他默認，點擊開始抓包，然后下載抓包文件使用wireshark分析工具打開抓包文件，篩選s7comm通信協(xié)議，選擇源IP和目的IP互為、0的臨近交互數(shù)據(jù)包點擊源IP為0，目的IP為的數(shù)據(jù)包，選擇S7Communication-Parameter找到數(shù)據(jù)塊地址對應(yīng)為風(fēng)速的項Item[]點擊源IP為，目的IP為0的數(shù)據(jù)包，選擇S7Communication-Data找到對應(yīng)的項Item[]，打開項對應(yīng)的Data即為數(shù)據(jù)得到的數(shù)據(jù)為十六進制，根據(jù)實際的數(shù)據(jù)類型為float進行轉(zhuǎn)化，使用在線進制轉(zhuǎn)換得到值/hexconvert/二、調(diào)試表3數(shù)據(jù)包傳遞分析（續(xù)）序號數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)去向變換通信方式通信數(shù)據(jù)5斥候網(wǎng)關(guān)Iot平臺無MQTT使用wireshark分析工具打開抓包文件，篩選mqtt通信協(xié)議，選擇源IP為0,目的IP為11的數(shù)據(jù)包選擇PublishMessage中Message即為數(shù)據(jù)包，右側(cè)也可以看到完整的十六進制數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)化后的ASCII字符使用MQTTX軟件連接MQTT服務(wù)器11:1883，通過訂閱相同Topic可以獲取數(shù)據(jù)內(nèi)容二、調(diào)試表3數(shù)據(jù)包傳遞分析（續(xù)）序號數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)去向變換通信方式通信數(shù)據(jù)6Iot平臺可視化大屏無API根據(jù)iot平臺生成ProductKey和DeviceName拼接生成完整的API接口參數(shù)，點擊數(shù)據(jù)過濾即看到完整數(shù)據(jù)（subDeviceName=網(wǎng)關(guān)子產(chǎn)品的ProductKey+網(wǎng)關(guān)子設(shè)備的DeviceName）/chameleon/proxy/gateway/iiot-deviceshadow/deviceProperty/findLatestPropertiesValue?client_id=chanjiao&client_secret=!QAZse4@W3a?&api_host=11:60000&deviceName=GdXzckSORESsWFp&subDeviceName=0xJBvbccZry-QldoVxphIrQtByF&productId=GHGfoMDX7k7

二、調(diào)試6.系統(tǒng)優(yōu)化根據(jù)表3數(shù)據(jù)內(nèi)容，得出通過LoRa采集器采集電位計電壓模