工业数据采集技术与应用课后参考答案

绪论工业数据采集概述0.1工业数据采集的定义1.选择题（1）工业数据采集是利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、运营环境、人等要素信息进行和云端汇聚。（D）A.实时清洗B.实时分析C.实时计算D.实时高效采集（2）工业数据采集对应工业互联网平台体系架构中的B。（）A.平台层B.边缘层C.网络层D.应用层2.判断题（1）工业数据采集主要是指只采集设备上的信号数据。（×）（2）工业数据采集是构建工业互联网平台的数据基础。（√）0.2工业数据采集的意义1.单选题（1）工业数据结合，可以实现生产装备和生产过程的智能化。（）A.人工智能、大数据等技术B.技术人员操作C.设备运行D.物联网技术（2）可以基于设备全生命周期的运行数据，提前预判设备关键部件的变化趋势、产品寿命和潜在风险，预测设备零部件的损坏时间，主动提前进行维护服务。A.设备资产管理B.设备状态监测C.设备故障判断D.预测性维护2.判断题（1）工业数据与设备结合，可以用于设备状态检测、设备故障诊断、预测性维护等方面。（）√（2）只有采集足够大量的工业数据，才能基于工业大数据做分析、处理、监控、智能决策等，才能实现数字化的价值。（）√0.3工业数据采集的范围1.选择题（1）工业现场设备的数据采集不包含以下哪类设备？（）A.对传感器、变送器、采集器等专用采集设备的数据采集B.对机器人、数控机床、AGV等专用智能设备/装备的数据采集C.对工厂外智能产品/装备的数据采集D.对PLC、RTU、嵌入式系统、IPC等通用控制设备的数据采集（2）工业现场设备的数据采集主要采集那些数据？（多选）（）A.设备（如机床、机器人）数据B.产品（如原材料、在制品、成品）数据C.过程（如工艺、质量等）数据D.环境（如温度、湿度等）数据E.作业（现场人员操作数据，如单次操作时间）数据2.判断题（1）对工厂外智能产品/装备的数据采集，主要用于实现智能产品/装备的远程监控、健康状态监测和远程维护等应用。（√）（2）工业数据采集广义范围既包括工业现场设备的数据采集和工厂外智能产品/装备的数据采集，也包括对ERP、MES等应用系统的数据采集。（√）0.4工业数据采集的实现1.选择题（1）工业通信协议主要是负责子网内间的通信。A.工业互联网平台B.个人电脑C.工业设备D.路由器（2）在工业数据采集场景中，对于速度要求高，传输数据大的需求并在工业现场能实现的情况下优先选择的联网方式。（）A.WIFIB.以太网C.4GD.GPRS（3）以下哪个协议不属于TCP/IP协议簇。（）A.Modbus-TCPB.西门子S7C.OPCClassicD.Modbus-RTU（4）没有控制单元的设备、控制器协议不开放的设备、不具备拓展功能的老旧设备一般采用什么采集方式？（）A.IO采集B.工业网关采集C.系统对接采集D.人工采集2.判断题（1）做工业数据采集需要遵循的两大原则是：目的性和经济性。（√）（2）工业设备自带的监控系统，这样的设备往往自动化程度和信息化程度是最低的。（×）（3）基于TCP/IP协议簇的通信协议的工业设备一般都会有RJ45的接口，也就是以太网口。（√）（4）基于TCP/IP通讯协议的工业设备，可以采用工业网关采集的方式进行数据采集。（√）项目1采集工业设备数据任务1.1规划工业设备数据采集方案1.选择题（1）“基于设备运行模型和设备故障知识库，自动给出预测性维护解决方案”是GBT39116-2020(智能制造能力成熟度模型)标准中，设备管理的第几级？（）A.一级B.二级C.三级D.四级（2）在企业的生产经营活动中，设备管理的主要内容不包含以下哪一项？（）A.设备资产及技术管理B.设备缺陷管理C.人员信息管理D.设备事故管理（3）以下哪项不是进行数据采集的设备调研需要了解的主要内容？（）A.需要进行数据采集的设备数量B.设备的操作人员C.控制设备有无源程序或点表D.设备的工业通信协议2.判断题（1）生产企业的核心业务是管理操作人员，生产管理的重点之一是人员管理。（）×（2）调研设备主要用于计算实施工作量或采购所需准备的网关数量及耗材等。（）√（3）“应采用机器学习、神经网络等,实现设备运行模型的自学习、自优化”是GBT39116-2020(智能制造能力成熟度模型)标准中，设备管理的第一级。（）×3.简答题（1）请您思考，以下两种情况中，那种更节省实施成本，为什么？A情况：需要进行设备物联采集的车间，其网线已敷设到设备工位，并且网络通畅；B情况：没有敷设网线，但是预留网线布线槽。参考A情况比较节省实施成本，因为不需要购买敷设网线的耗材、也不需要人员进行敷设实施工作，节省了人工成本和耗材成本。任务1.2工业网关的选型1.选择题（1）以下哪项不是选型工业网关需要考虑的主要因素？（）A.可支持的接口类型B.可支持的工业通信协议C.网关的美观程度D.可靠性（2）工业网关的联网方式亦与使用环境相关，以下哪项不是工业网关常用的联网方式？（）A.蜂窝B.以太网C.WIFID.卫星联网（3）某工业互联网实施项目，工业现场的无线网络不稳定，如果您是项目实施工程师，建议选择工业网关与工业互联网平台的联网方式是哪种？（）A.蓝牙B.以太网C.WIFID.4G（4）工业网关的中央处理器、内存、存储容量等硬件配置不会影响以下哪一项能力？（）A.采集点数B.采集频率C.断点续传能力D.工业通信协议2.判断题（1）工业网关能满足的采集频率越高越好。（×）（2）工业网关满足现场工业设备的接口、串口种类和数量需求，不符合则需要增加转接设备，增加额外成本。（√）（3）工业网关最核心的功能是具有边缘计算能力。（×）（4）网关最大支持的采集点数必须大于业务需求的点数，并留有一定的冗余，以保证扩展性。（√）3.简答题在进行某工业互联网项目实施的过程中，需要对一批工业设备进行数据采集，每台设备需要采集的点数为200点。项目经理安排了小李进行工业网关选型，小李从市场上挑选了一款最大采集点数为200点的工业网关让项目经理采购，结果项目经理狠狠批评了小李一顿。项目经理为什么批评小李？请您从技术选型考虑，描述其中可能的原因。参考因为工业网关的采集点数需要大于业务需求的点数，以保证后续拓展的冗余。4.实操题请在市场上选取一个品牌型号的工业网关，查阅其产品资料（或操作手册、产品规格书、产品说明书等），并跟项目要求进行对比分析。把结果填写到REF_Ref100586495\r\h表1-2-2中。工业网关选型对比分析工业网关品牌：工业网关型号：考虑因素项目要求所选工业网关的匹配情况支持的工业通信协议本项目要求使用的工业通信协议为SIEMENSS7-1200_Network接口需求本项目要求使用以太网口进行连接采集点数本项目要求需要的采集点数不多于100个联网方式本项目要求采用4G上网方式可靠性要求本项目的使用环境为室内，环境温度为-10℃-40℃，环境湿度为20-70％RH，无其他特殊要求采集频率本项目要求最低采集周期为1s断点续传存储容量要求不低于1G边缘计算本项目不需要进行边缘计算转发接口本项目需要把采集到的数据转发到根云平台任务1.3安装调试工业网关1.选择题（1）以下哪一项不是制作电源线需要使用的工具？（）A.剥线钳B.螺丝刀C.斜口钳D.压线钳（2）已知PLC的地址为6，工业网关使用哪个IP地址才可以与PLC通信？（）A.00B.6C.00D.54（3）安装工业网关前，以下哪项是不需要检查和确认的？A.安装前检查安装地点的环境负荷是否符合要求B.确认安装点周围无振动和易燃易爆物品，以及无腐蚀气体等C.确认安装点的温度和湿度不超过网关规定的工作温湿度范围D.检查的噪声情况是否符合要求2.判断题（1）在测量220~380V范围的供电电压时，一定要佩戴低压绝缘手套？（√）（2）如果工业网关支持的是24V直流供电，则连接220V交流电源时将对网关造成严重损坏。（√）（3）电源线接入线端子后，就完成了制作，不需要做其他测试。（×）（4）工业网关如果选择使用以太网作为联网方式，则不需要安装SIM卡。（√）（5）工业网关在通电运行的时候，也能进行插拔SIM卡操作。（×）3.操作题（1）按照本任务的操作步骤，请制作1根长20cm的合格电源线。（2）按照不任务的操作步骤，请把工业网关GBox的网口2地址修改为“1”任务1.4配置工业网关的南向参数1.选择题（1）西门子S7协议不可以基于以下那种网络运行？（）A.MPI网络B.PROFIBUS网络C.以太网D.GRPS（2）在配置工业网关的南向参数时，不需要创建配置什么内容？（）A.新建IO点B.在采集服务中，新建设备C.填写认证标识和认证密钥D.在采集服务中，新建通道（3）在GBox网关中配置南向参数时，以下哪项不是需要在采集服务中新建设备前配置的？（）A.新建IO点B.新建工程C.新建项目D.新建通道2.判断题（1）配置完成工业网关的工程文件之后，需要“更新设备工程”，把工程下载到工业网关设备才能生效。（）√（2）S7通信协议支持两种方式，分别是基于客户端（Client）/服务器（Server）的单边通信和基于伙伴（Partner）/伙伴（Partner）的双边通信。（）√（3）TCP/IP模型中，包含：应用层、表示层、会话层、网络接口层。（）×3.思考题（1）请您思考，如果是以下采集点表，在GBox网关中如何配置采集点？采集点名称描述数据类型信号地址读写要求采集频率Output产量DWord%MD0只读1000msSwitchMode切换模式Bool%M100.3只读1000ms（2）如果需要采集的是设备速度，则在GBox网关中配置IO点的类型应该是什么？请简述原因？任务1.5工业设备数字建模1.选择题（1）下列对物实例的描述错误的是（）A.物实例和物模型的是多对一的继承关系。B.物实例是物理实体对象的在工业互联网平台一一对应的数字化映射。C.物模型是继承于物实例的。D.物实例基于物模型注册，携带了认证标识、认证密钥、物标识等唯一标识。C（2）当需要在根云平台的某个物模型中创建“设备编号”的属性，其属性值来源为？（）A.连接变量B.数据交互C.自动生成D.手动写值D（3）物模型属性的属性值来源有3种，分别是？（多选题）（）A.连接变量B.规则指定C.自动生成D.手动写值E.引用物实例ABD2.判断题（1）物实例指将物理空间中的实体在进行数字化，在工业互联网平台构建该实体的数据模型，是对一类实体硬件设备的抽象描述。（）×（2）需要在根云平台先注册物实例才能创建物模型。（）×（3）当需要对属性、指令、报警的信息进行调整时，仅修改物模型并发布，就可将修改同步到所有具备继承关系的物实例上。（）√（4）物模型由属性、报警、指令等所组成，用于设备管理和设备交互。（）√3.思考题（1）某企业有10台同一品牌型号的机床和5台同一品牌型号的工业机器人需要做设备物联，采集数据接入根云平台，请问需要在平台中最少创建多少个物模型？注册多少个物实例？任务1.6配置数据转发平台及校验数据1.选择题（1）GBox网关软件中的用户名需要填入的是？（）A.认证标识B.认证密钥C.物实例名称D.物模型IDA（2）为了保证采集数据的真实性和实时性，需要对采集上平台的物实例数据进行。（）A.校验B.编码C.筛选D.梳理A（3）当网关与工业互联网平台的网关物实例具有相同的后，设备才能接入平台并上报数据。（）A.设备名称B.认证标识C.采集点D.设备型号B2.判断题（1）在同一个工业互联网平台中，一个物实例可以有多个认证标识和唯一的认证密钥。（）×（2）在工业互联网平台校验数据时，只需要校验1个物实例属性数据没有问题，其他就不需要检查了，节省时间。（）×（3）如果根云平台上的物实例属性出现“N/A”的符号，说明该属性对应的采集点没能上传数据。（）√（4）GBox网关软件中的密码需要填入的是认证标识？（）×3.操作题（1）请把验证根云平台物实例数据的几种情况进行总结，并按下表中的示例把梳理结果填入到表中。现象检查内容验证结果示例：设备物实例在线无需检查通信正常示例：设备物实例离线检查网关物实例是否在线……项目2采集生产能源数据任务2.1规划能源数据采集方案1.选择题（1）碳达峰是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点，标志着碳排放与经济发展实现脱钩，达峰目标包括。（）A.国家GDPB.达峰年份C.峰值D.达峰年份和峰值D（2）下列那些不属于“碳排放”行为。（）A、燃煤发电B、汽车燃油C、秸秆焚烧D、风力发电D（3）以下哪一项不利于实现“碳达峰、碳中和”的目标。（）A、减少化石能源消费B、办公室没人，却开着空调C、植树造林提高植被覆盖率D、大力发展和运用风电、太阳能发电B（4）以下那些属于清洁能源？（）A、煤炭B、太阳能C、水能D、风能A（5）制造企业在生产过程中的以下哪项行为不符合节能减排的目标？（）A、减少设备不必要的待机时间B、规范操作行为，避免设备无效开机C、使用能源利用效率低的设备D、使用能源利用效率高的设备C2.判断题（1）碳达峰（peakcarbondioxideemissions）是指在某一个时点，二氧化碳的排放不再增长达到峰值，之后保持在这一个峰值不变。（）×（2）企业节约能源可以降低企业的成本，从而提高利润。（）√（3）碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，然后通过植物造树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。（）√（4）我国实现“碳中和”目标的技术路径只需要从供给端进行控制和提高利用效能。（）×（5）节能减排是企业应该承担的责任之外，更是企业对压缩能源费用、提高利润的生存发展需求。（）√3.操作题（1）请观察您周围有网络的室内场地，如教室/办公室/培训等，画出其网络布局图。任务2.2安装调试能源采集仪表1.选择题（1）以下哪种方式为有线组网方式（）A.LoRa通信组网B.RS485通信组网C.NB-IoT通信组网D.GPRS通信组网B（2）是一种利用移动基站进行通信的窄带低功耗广域网络技术。（）A.LoRaB.RS485C.NB-IoTD.GPRSC（3）安装根云小匠之前，不需要检查以下哪一项？（）A.安装前应进行通电检查，以保障根云小匠的可靠性和性能满足设计要求。B.安装前检查安装地点周围是否无振动和易燃易爆物品，以及无腐蚀气体等。C.检查安装地点是否有人员巡逻。D.检查安装位置，注意检修方便，有足够的的空间放置有关的线、端子排等必要的设备。C（4）根云小匠的电压或电流读数不正确，可以通过检查以下哪些？（多选）（）A.检查GND是否正确接地B.检查电流互感器（CT）是否完好C.检查接线模式设置是否与实际接线方式相符D.检查电流互感器（CT）变比是否设置正确E.检查网络是否稳定。ABCD2.判断题（1）LoRa是一种低功耗局域网无线标准，其最大的特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远。（）√（2）RS485是半双工的通信方式，在具体某个时间点，一个设备只能进行发送数据或接收数据。（）√（3）NB-IoT适用低功耗的、广域范围的、传输数据量小且更新频率也不高的物联网设备。（）√（4）用交流电给根云小匠供电时，中性线接L/+端，相线接N/-端。（）×3.思考题（1）如果安装能源采集仪表“根云小匠”后，的RS485通信不正常，需要检查什么内容？请简述。参考①检查上位机的通信波特率、ID和通信规约设置是否与装置一致；②检查数据位、停止位、校验位的设置和上位机是否一致；③检查RS232/RS485转换器是否正常；④检查整个通信网线路有无问题（短路、断路、接地、屏蔽线是否正确单端接地等）；⑤关闭装置和上位机，再重新开机；⑥通信线路长建议在通信线路的末端并联约100～200欧的匹配电阻。任务2.3配置能源采集仪表参数1.选择题（1）能源采集仪表根云小匠配置中，其校验方式为8E1，以下哪一项表述正确？（）A.8E1表示：8个数据位，偶校验，1个停止位B.8E1表示：1个数据位，偶校验，8个停止位C.8E1表示：8个数据位，奇校验，1个停止位D.8E1表示：8个数据位，奇校验，1个停止位A（2）能源采集仪表根云小匠的工业通信协议是？（）A.HTTPB.S7C.COAPD.ModbusD（3）Modbus协议被工业领域所广泛接受的原因不包括（）A.帧格式简单、通俗易懂，便于开发。B.安全性高，实现认证、权限管理等。C.公开发表并且无版权要求。D.易于部署和维护，可靠性好。B（4）以下对Modbus协议的类型的描述正确的是（）A.Modbus可以在多种介质上传输，其传输模式有ASCII、RTU、TCP三种。B.Modbus-RTU协议是基于串行链路，其物理层是以太网。C.Modbus-ASCII协议是基于平行链路，其物理层是以太网。D.Modbus-TCP协议是基于串行链路，其物理层是RS485。A2.判断题（1）Modbus-TCP的物理层是RS232或者RS485。（）×（2）基于串口的Modbus-ASCII协议，所有数据都是ASCII格式，一个字节的原始数据需要两个字符来表示。（）√（3）Modbus协议采用的是“主/从”方式通信，即一对多的方式连接，一个主控制器最多可以支持247个从属控制器。（）√（4）组网能力差是Modbus协议也的局限性之一。（）√任务2.4采集能源数据接入平台1.选择题（1）MQTT是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于()上.A.UDP协议、、B.HTTP协议C.TCP/IP协议D.FTP协议C（2）实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，MQTT协议中的身份不包括（D）A.发布者（Publish）B.中介（Broker）C.订阅者（Subscribe）D.物模型（Model）D（3）配置GBox网关采集根云小匠的采集服务通道时，其规约选择？（）A.ModbusB.ProfinetC.HTTPD.DeviceNetA（4）下列关于MQTT中的描述错误的是（）A.任何终端、嵌入式设备、服务器只要运行了MQTT的库或者代码，都可以称为MQTT服务端。B.发布者连接中介，以主题为收信地址发送消息，这就是发布。C.一个客户端可以同时是发布者和订阅者。D.订阅者连接中介，把自己想订阅的主题名称告诉中介，这就叫做订阅。A2.判断题（1）MQTT协议中，一个客户端不能同时是发布者和订阅者。（）×（2）云端通过主题的方式管理各个设备关注的通讯内容，负责将设备与设备之间消息的转发。（）√（3）MQTT最大优点在于：可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务√（4）在MQTT协议中，客户端与服务器者是相对于主题来说的身份。（）×（5）配置GBox网关与根云小匠通信的采集服务通道时，其波特率、数据位、校验位、停止位可以任意填写（）×任务2.5校验与分析能源数据1.选择题（1）下列对趋势分析器的作用描述错误的是（）A.分析属性变化趋势。B.对比参数自洽性。C.定位异常时刻。D.统计汇总各属性值。D（2）为了排查采集网关掉线的时刻，张工使用趋势分析器的分析报告。这体现了趋势分析器作业中的哪一个作用。（）A.分析属性变化趋势B.对比参数自洽性C.统计汇总各属性值D.定位异常时刻D（3）关于趋势分析器的操作，下列描述错误的是（）A.可以选择指定物实例的某一个属性，直接进入趋势分析页面B.可以先进入趋势分析器再创建分析报告，添加分析属性C.对分析报告进行编辑后，无须保存，会自动保存D.一份分析报告中支持添加多个分组C2.判断题（1）根云平台支持自定义趋势曲线的采集样本个数和采集时间段，当采集时间小于1小时时，由于采集样本个数太少，因此统一显示为“原始数据”。（）√（2）趋势分析器的分析报告中，不支持多个属性进行对比。（）×（3）某工厂的空压机在启动之后，在根云平台的趋势分析报告中，发现总有功功率上升之后气流量在3个小时内没有量的变化，此种情况属于正常。（）×3.思考题（1）如果一台生产设备已经关机，但是在工业互联网平台上的物实例的实时工况数据中，有功功率和电流、电压等属性还显示有数据，有可能是什么原因？需要排查什么？项目3采集生产管理数据任务3.1规划生产数据采集方案1.选择题（1）如果使用采集器联网方式，需要在客户设备现场确认移动网络覆盖情况.A.4GB.以太网C.RS485D.光纤A（2）若设备电气控制柜中没有匹配的开关电源可以给采集模块供电使用，则可以给采集模块供电。（多选）（）A.放弃供电B.使用电源适配器C.加装开关电源D.重新改造设备电气控制柜E.更换生产设备BC（3）确认需要把IO采集器安装在配电柜内，需要确认一下配电柜内是否有空余的卡轨（标准35mm卡轨），若无空余卡轨可用则可以采用什么解决办法？（）A.另外安装卡轨来安装采集器B.去掉配电柜内的一些器件C.放弃安装D.把采集器外挂在配电柜外A2.判断题（1）采用IO采集方式时，需要确认客户现场的生产设备的主回路电源及控制回路电源。主要目的是确认设备的供电电压，以选取合适的信号转换附件。（）√（2）在规划IO采集方案之前，不需要到客户现场调研需要确认采集器的安装位置，直接过去安装即可。（）×（3）在IO采集方案中，一些小型或简易的生产设备无配电柜或配电柜位置狭小，则需要考虑外加配电柜来安装采集器等硬件。（）√3.思考题（1）R公司小韩在做IO采集方案之前，在甲方客户现场调研时问到了生产经理，该工厂的生产计划是怎么安排，一般在什么情况下停机。请问，小韩为什么问这个问题？任务3.2设备建模及配置采集器1.选择题（1）通过直连方式与工业互联网平台通信的设备，在平台因此无需创建网关模型，也无需注册。（）A.设备物实例B.认证标识C.网关物模型D.网关物实例D（2）某些传统的加工设备控制电路简单，一般都没有自动控制系统或者仅有非常简单的逻辑控制；也没有设备数据的采集端口，适合使用什么采集方式？（）A.网关采集B.系统对接采集C.IO采集D.以上都不合适B（3）采集器根云小智的工作电压为DC5V~36V，以下那种电源电压适合作为其供电电源？（）A.220V交流电B.24V直流电C.380V交流电D.48V直流电B（4）如下图中，对于采集器根云小智的端口，以下说法错误的是（）A.PWR端口用于电源负极输入B.RX1端口用于RS232数据接收C.ADC1端口用于模拟量输入D.