T-WLJC 116-2023 工业互联网数据采集装置

目  次

前言

.......................................................................................................................................................................

I

引言

.....................................................................................................................................................................

II

1

范围.................................................................................................................................................................

1

2

规范性引用文件............................................................................................................................................. 1

3

术语和定义.....................................................................................................................................................

1

4

模块及硬件结构............................................................................................................................................. 2

5

应用软件功能要求......................................................................................................................................... 5

6

性能要求.........................................................................................................................................................

6

7

标志、包装、运输和贮存............................................................................................................................. 7

工业互联网数据采集装置

1

范围

本文件规定了数据采集装置的模块及硬件结构、应用软件功能要求、性能要求，以及标志、

包装、运输和贮存。

本文件适用于实现对工业现场不同控制系统（如数控系统、工业机器人、PLC

等)的工业

互联网数据采集装置。

2

规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用

于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。

T/CMTBA

1008.1—2020

数控装备工业互联通讯协议。第

1

部分:通用技术条件

3

定义与术语

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

数据采集装置

data

acquisition

device

对工业现场不同控制系统（如数控系统、工业机器人、PLC

等)的运行状态、加工工件数、

报警等关键数据进行数据采集、协议转换的装置。

3.2

UPS

电源

Uninterruptible

Power

Supply

即不间断电源，是一种含有储能装置的不间断电源。。

3.3

接口

interface

数据采集装置中的接口是指

NC-Link

体系中，应用系统与代理器、适配器与代理器之间

的通信规则，包括请求/应答/发布等指令的名称、格式，以及指令的各项参数。

[来源：T/CMTBA

1008.1—2020，定义

3.6]

3.4

适配器

adapter

软件组件或硬件设备，用于连接代理器和数控装备，实现从数控装备采集其属性数据、参

数数据或运行数据并进行格式解析和转换，以统一格式传送到代理器，或者接收从代理器传来

的控制信息，按照指定的数控装备要求转换并传递到对应的数控装备。

[来源：T/CMTBA

1008.1—2020，定义

3.3]

3.5

代理器

agent

1

软件组件或硬件设备，用于连接适配器和应用系统，实现从适配器采集数据并分发到应用

系统，或接收从应用系统传来的控制信息并下传到适配器。

[来源：T/CMTBA

1008.1—2020，定义

3.4]

3.6

数控装备

numerical

control

equipment

通过数控装备来自动控制机械加工的过程，并且按照指令完成一定任务的设备总称。如数

控机床、桁架机械手等。

[来源：T/CMTBA

1008.1—2020，定义

3.1]

3.7

应用系统

application

system

对数控装备的属性数据、参数数据及运行数据进行分析、管理和监控或对数控装备进行控

制的软硬件系统。

[来源：T/CMTBA

1008.1—2020，定义

3.2]

4

模块及硬件结构

4.1

概述

数据采集装置主控版硬件结构，见图

1。

图

1

主控板硬件结构

4.2

处理器

a) 可采用四核

A7ARM

处理器，具有性能高功耗低及应用广泛的优点；

b) 可以支持

Linux

系统；

c) 可用来进行数据采集、处理，协议转换，数据分发；

d) 可与设备及云服务器进行实时通信，上传数据到云服务器。

4.3

存储模块

a) 应具有应用灵活，兼容性好、速度快及性价比高的特点；

2

b) 可以同时存放处理器对应的固件及盒子的系统软件；

c) 可用于存储采集数据；

d) 可以支持断网数据本地缓存。

4.4

信号采集模块

a) 可用于采集设备开关量及信号状态；

b) 可通过电平转换模块降压到处理器支持的电平状态，输入给处理器；

c) 处理器可以进行处理再上传到云服务器和手机

APP

端显示。

4.5

通信模块

a) 支持

4G

或

WIFI

无线通信，百兆以太网有线通信；

b) 可根据不同的应用场景可灵活配置

4G

或

WIFI

模块；

c) 支持同时连接设备、云服务器及手机

APP

并支持上网功能；

d) 可以读取设备产量及运行状态，支持对设备的远程监控及软件在线更新；

e) 可采用

RS485

模块与设备端的通信，实现一对多的连接方式；

f) 可通过外部连接

RS485

转

RS232

模块后可连接

RS232

设备；

g) 应满足传输速率适中，线路连接简单，兼容性好，抗干扰能力强及应用广泛等优点。

4.6

对外接口

数据采集装置外接口应包含电源接口、IO

通讯接口、RS485

通讯接口、RJ45

以太网通讯

接口，为了给实际设计提供参考下面以

INC-BOX-200

的对外接口为例图

2。对外接口的说明

见表

1。

图

2

对外接口局部图

表

1

对外接口明细

3

端口类型

端口名称

外接端口

电源

+24V

直流电源

+24V

输出端

GND

直流电源

GND

输出端

IO

IN0

目标设备

IO

输出端

IN1

目标设备

IO

输出端

IN2

目标设备

IO

输出端

IN3

目标设备

IO

输出端

IN4

目标设备

IO

输出端

IN5

目标设备

IO

输出端

IN6

目标设备

IO

输出端

IN7

目标设备

IO

输出端

COM

目标设备

IO

+24V/GND

接线端

GND

目标设备

IO

GND

接线端

RS485

1

1A

目标设备

RS485

接口

A

端

1B

目标设备

RS485

接口

B

端

GND

目标设备

RS485

接口

GND

端

RS485

2

2A

目标设备

RS485

接口

A

端

2B

目标设备

RS485

接口

B

端

GND

目标设备

RS485

接口

GND

端

LAN0

/

连接目标设备所连网线

LAN1

/

连接目标设备所连网线

功能说明:

IO

输入规划:

INO:运行状态标记

IN1:待机状态标记

IN2~IN5:报警状态标记（注:不采集数据信息)

IN6:计数开始标记

IN7:计数结束标记

COM:控制输入的有效信号

4

灯光显示规划:

PWR:

24V

电源电压信号灯

RUN:

INC-BOX

网络状态信号灯

4.7

供电

需采用独立

UPS

电源供电。

5

应用软件功能要求

5.1

概述

数据采集装置子需搭载一种模块丰富、功能强大、安全可靠、性能稳定且开源免费的操

作系统，能够支持各种工业硬件接口、传感器、网络接口，系统可裁剪定制，性能优异。软

件系统基本架构，见图

3。

图

3

软件系统基本架构

5.2

采集与上报功能

a) 应具有数据采集功能。可根据数据采集配置经由接口适配软件采集和缓存设备、传感

器等的数据。

b) 应具有信息压缩整合功能。可通过适配软件对各种接口、设备数据的差异进行统一化

处理上报。

c) 应具有数据上传功能。可根据上传配置来周期性的将采集调度模块缓存的数据上传至

5

云端。

5.3

运行监控和维护管理功能

a) 应具有资源管理模块，可提供整个盒子运行资源占用（如

CPU

利用率、内存利用率、

网络带宽占用等等）情况的统计。

b) 应具有状态监控模块，可提供盒子运行状况（如联网情况、设备连接情况、开机时长、

故障记录等等）信息的搜集和日志记录。

c) 应具有远程管理模块，可提供远程监测与维护管理功能，用于在云端进行盒子接入的

集中管控。

5.4

安全功能

采集装置软件和云端间的

NC-Link

协议交互均需支持

SSL/TLS

加密，满足数据安全性要

求。

5.5

兼容功能

数据采集装置子的软件和云端间的数据交互和管控均采用数控装备互联通讯协议标准

NC-Link。采用

NC-Link

协议，便于更好地满足项目应用需求，同时符合行业标准规范，吸纳

更多技术资源，更利于建设平台和应用生态。

6.性能要求

6.1

安全性能

a) 数据采集装置应具有内部短路保护、电线漏电预警、有强电经过模块加熔断丝保护；

b) 数据采集装置的线路板需要喷洒三防漆，防止盒子在短路、大电流情况下出现烧毁故

障。

c) 数据采集装置连接应简单安全，由于天线会外露在室外，天线应具有防水功能，确保

恶劣环境天线不会出现导电现象，确保线路安全。

d) 电源适配器、电线电缆、传感器及天线保证线缆质量可靠、阻燃性能高，保证供电安

全及通信稳定。

e) 确保数据采集装置内外绝缘、阻燃，不漏电，不易着火，保证安全。

6.2

功能性能

a) 数据采集装置应提供

RJ45

接口、8

路

IO

接口或

RS485

接口。

b) 可通过以太网通讯协议的采集，多种外设接口可以实现连接不同类型的设备，满足不

同类型设备的应用需求。

c) 硬件应提供以太网有线接口、4G

或

WIFI

接口，适配不同的联网环境下上传数据至

服务器，以便现场应用时能够根据现场网络环境灵活选择联网方式。

d) 软件应预留了适配器库更新接口，满足在线同步更新适配器库。可应对市场上新出现

的设备及数据通讯协议，满足市场实时性及多样性数据采集需求。

6

e) 处理器应具备快速数据采集、计算及分发能力。配置多条采样通道，每条采样通道可

单独配置采样周期。

f) 数据采集装置应支持

NC-Link

数据协议。

6.3

维护性能

数据采集软件应支持在线更新升级，可快速修复软件的使用问题，能及时修复安全隐患，

快速进行功能的迭代更新。

应提供管控系统，监控盒子运行状况并进行远程管理，及时发现和处理运行故障并响应现

场需求。

7

标志、包装、运输和贮存

7.1