工业互联网设备数据采集 课件 第5-8课时 采集振动传感器数据

第五课时

采集振动传感器数据（1）工业互联网设备数据采集（初级）讲师：XXX202X.XX.XX当今社会，传感器已广泛应用到诸如日常生活、工农业生产、航空航天、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、文物保护等人类文明的各个角落。从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，在高度发展的现代工业中，处处可见传感器的身影。多样的传感网络图

常见的传感样式传感器传感器是能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成；当传感器的输出为规定的标准信号时，被称为变送器，即将非标准电信号转换为标准电信号的仪器。由于传感器结构相对简单，产生的数据相对单一、明晰，是数据采集项目实施的最基本单元之一。因此，本书以振动传感器的数据采集作为第一个实施项目。本章节从数据采集项目的全流程着眼，通过选择工业智能网关、连接振动传感器和工业智能网关、配置工业智能网关基本参数、设置工业智能网关采集参数、测试工业互联网设备数据采集系统等五个步骤，掌握数据采集各个实施步骤中的知识点和技能点。最后，我们增加了一个针对电流传感器的数据采集实施项目，帮助大家深化上述知识点和技能点。工业智能网关选型01振动传感器的概念02CONTENTS目录素质目标：1.

养成科学严谨的工作态度；2.

感受科技发展、树立积极学习态度。知识目标：1.

理解设备信息收集的基本概念和方法；2.

理解采集对象数据信息的基本概念；3.

了解工业智能网关选型涉及的其他信息。能力目标：1.

能够准确收集设备信息；2.

能够准确收集采集对象的数据信息；3.

能够准确收集其他相关信息；4.

能够结合设备信息和数据信息选择合适的工业智能网关。请同学们仔细观察，放在工作台的中间的8台不同型号的工业智能网关，这就是今天要学习的对象，可以说一下对工业智能网关的直观感受和存在的疑惑。学习目标创设情景1工业智能网关选型PartOne1.1工业智能网关选型概念学习工业互联网设备数据采集工作台配有工业智能网关区域，是本实训平台的核心结构，由若干个工业现场常见的工业智能网关构成，负责工业数据的采集工作。接下来，让我们一起回顾一下工业智能网关的结构。图

工业智能网关模块采集接口图

工业智能网关底部结构1.2工业智能网关功能说明名字本领采集功能采集端口管理口IP地址外观VT-EDU-S001设备接口：双串口采集接口；支持采集协议：RS-232/RS-422/RS-485（默认RS422）波特率：最高支持1Mbps；上传配置：工业以太网；支持上传协议：ModbusTCP、MQTT等。欧姆龙PLCCOM104VT-EDU-S002设备接口：双串口采集接口；支持采集协议：RS-232/RS-422/RS-485（默认RS232）波特率：最高支持1Mbps；上传配置：Wi-Fi、工业以太网；支持上传协议：ModbusTCP、MQTT等。三菱PLCCOM105实训平台工业智能网关模组包含8台数据采集智能网关，它们功能介绍如下表所示。1.2工业智能网关功能说明名字本领采集功能采集端口管理口IP地址外观VT-EDU-N001设备接口：凤凰端子接口，含1路RS-485接口、3路开关量采集接口、4路模拟量采集接口；支持采集协议：DC0～10V、DC4～20mA等多种标准模拟量信号输入；上传配置：工业以太网；支持上传协议：ModbusTCP、MQTT等。工业传感器4路开关量3路模拟量1路RS-485010203VT-EDU-E001设备接口：双网口采集接口；支持采集协议：PROFINET、EtherNet/IP、Powerlink、ModbusTCP等工业以太网的数据接入；上传接口：工业以太网；支持上传协议：ModbusTCP、MQTT等。西门子PLCETH3051.2工业智能网关功能说明名字本领采集功能采集端口管理口IP地址外观VT-EDU-E002设备接口：双网口采集接口；支持采集协议：PROFINET、EtherNet/IP、Powerlink、ModbusTCP等工业以太网的数据接入；上传接口：Wi-Fi、工业以太网；支持上传协议：ModbusTCP、MQTT、OPCUA等。发那科数控机床ETH307VT-EDU-E003设备接口：双网口采集接口；支持采集协议：PROFINET、EtherNet/IP、Powerlink、ModbusTCP等工业以太网的数据接入；上传接口：4G、工业以太网；支持上传协议：ModbusTCP、MQTT、OPCUA等。

ETH3081.3智能网关上传协议——ModbusTCP目前上述所说的网关都支持ModbusTCP及MQTT上传协议，部分智能网关还支持OPCUA上传协议。概念学习（1）ModbusTCP通信协议介绍1）ModbusTCP介绍Modbus由MODICON公司于1979年开发，是一种工业现场总线协议标准。1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的Modbus协议：ModbusTCP。Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口，采用master/slave方式通信。易于与各种系统互连：可用于管理网、实时监控网及现场设备通信高速的数据：100M以太网的传输结果为：每秒4000个ModbusTCP报文，而每个报文可传输125个字TCP/IP已成为信息行业的事实标准：只要在应用层使用ModbusTCP，就可实现工业以太网数据交换用户强烈要求：目前中国已把ModbusTCP作为工业网络标准之一，用户可免费获得协议及样板程序网络实施价格低廉：可全部使用通用网络部件2）ModbusTCP优点1.3智能网关上传协议——MQTT

图VT-EDU-N001智能网关ModbusTCP寄存器定义智能网关采集实训平台模组数据，通过ModbusTCP协议上传数据至Web客户端显示。智能网关采集传感器模组上传数据通信地址及寄存器定义如下图所示：（2）MQTT通信协议介绍1）MQTT协议简介及协议原理MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport，消息队列遥测传输协议），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TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。1.3智能网关上传协议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。概念学习作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。2）MQTT协议实现方式实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。图

MQTT消息1.3智能网关上传协议——OPCUAOPC是自动化行业及其他行业用于数据安全交换时的互操作性标准。它独立于平台，并确保来自多个厂商的设备之间信息的无缝传输。概念学习OPC标准定义了客户端与服务器之间以及服务器与服务器之间的接口，比如访问实时数据、监控报警和事件、访问历史数据和其他应用程序等，都需要OPC标准的协调。OPC标准于1996年首次发布，其目的是把PLC特定的协议（如Modbus，Profibus等）抽象成为标准化的接口，作为“中间人”的角色把其通用的“读写”要求转换成具体的设备协议。2008年发布的OPC统一架构（UA）将各个OPCClassic规范的所有功能集成到一个可扩展的框架中，独立于平台并且面向服务。2008年发布的OPC统一架构（UA）将各个OPCClassic规范的所有功能集成到一个可扩展的框架中，独立于平台并且面向服务。这种多层方法实现了最初设计UA规范时的目标：1）功能对等性：所有COMOPCClassic规范都映射到UA；2）平台独立性：从嵌入式微控制器到基于云的基础设施；3）安全性：信息加密、身份验证和审核；4）可扩展性：添加新功能而不影响现有应用程序的能力；5）综合信息建模：用于定义复杂信息。2振动传感器概念PartTwo2.1振动传感器——定义&主要类型概念学习2.主要类型按振动传感器功能可有以下几种分类方法：按机械接收原理分：相对式、惯性式；按机电变换原理分：电动式、压电式、电涡流式、电感式、电容式、电阻式、光电式；按所测机械量分：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器。一般来说，振动传感器在机械接收原理方面，只有相对式、惯性式两种，但在机电变换方面，由于变换方法和性质不同，其种类繁多，应用范围也极其广泛，此处做简单了解掌握即可。1.定义能感受机械运动振动参量（机械振动速度、频率、加速度等）并转换成可用输出信号的传感器。2.2振动传感器——常见使用场景3.常见使用场景振动传感器多用于机械中的振动和位移的长期监测，生产线的在线自动检测和自动控制，科学研究中的多种微小距离和微小运动的测量等。振动传感器可广泛应用于能源、化工、医学、汽车、冶金、机器制造、军工及科研教学等诸多领域。我们以振动传感器在泵房机组设备中的应用为例，对振动传感器进行说明讲解。随着科学技术的迅猛发展，机械工业化程度飞速提高，现代工业生产的机械设备正逐步走向复杂化、高速化、自动化。为了掌握设备运行状态，避免发生事故，对生产中的关键机组实行在线监测和故障诊断，越来越引起人们的重视。振动传感器承担了这一重要任务，保证了设备的正常运行。图

泵房实际现场2.3振动传感器——故障判断应用振动传感器主要安装在各种旋转机械装置的轴承盖上（例如，汽轮机、压缩机、风机和泵），泵房机组设备中的振动传感器一般安装在机组外壁上。当泵房或机组发生振动时，应针具体情况，用振动传感器测量并逐一分析可能造成的振动原因，找出问题的症结后，再采取有效技术措施加以消除。工业振动分析技术是确定、预测和预防旋转型设备故障的一种检测手段。实施设备振动分析将会提高设备的可靠性和工作效率，减少停机时间，消除机电故障。振动分析技术是全球通用的用于确定设备故障的工具，使用该技术后，可制订设备维修计划，使设备尽可能长时间正常工作。图

设备旋转机械旋转机械设备的旋转组件都有各自特定的振动频率，而其振动幅度则代表该设备的工作情况或工作质量。振幅的扩大直接表示旋转组件（例如，轴承或齿轮）发生了故障。对于旋转机械来说，目前主要的分析信号来自振动信号。对于泵来说，泵发生重要故障的特征是机器伴有异常的振动和噪声。振动信号能够实时反映水泵故障信息，应用振动传感器可以实时监测泵的运行状态，以便第一时间检测到故障信息，通知检修人员采取措施，保证泵正常工作，提高工作效率，同时消除安全隐患。设备旋转机械如右图所示。2.4本任务中所使用的振动传感器可以通过触摸屏控制电机启动、停止，进而使电动机产生振动源，以供振动传感器采集数据。触摸屏控制界面如上图所示，根据界面提示控制电动机起动、停止。图

触控可编程控制器运行状态概念学习该款传感器可安装在机器的轴承座或机壳上，对同时两线制输出DC4～20mA的电流信号，可直接供给控制室里的PLC或集散控系统（DCS）监视器、采集器、记录仪或其他监控设备。振动传感器在实训模组中的位置如下图所示。本任务采用的是HJ-9002系列一体化振动变送器（以下简称振动传感器），对电机的绝对振动进行测量、机器进行实时监控。图

电机和振动传感器在实训模组中的位置电机我们关注的重点是单个小型设备及在其关键部位安装的传感器所采集的数据，我们不妨先了解一下采集设备本身——电动机的相关信息。电动机（ElectricMachinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电动机在电路中用字母M（旧标准用D）表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。图

电机结构示意202X谢谢观赏讲师：XXX202X.XX.XX第六课时

采集振动传感器数据（2）工业互联网设备数据采集（初级）讲师：XXX202X.XX.XXCONTENTS目录振动传感器的数据信息02振动传感器的设备信息011振动传感器的设备信息PartOne1.1设备的基本信息

概念学习收集设备的信息，首先要对设备有基本的了解，包括设备类型、设备名称、生产厂家、设备型号、设备数量等，并据此来查阅准确的设备资料（如产品手册、说明书等），缩小工业智能网关的选型范围，进而确定工业智能网关的具体型号。如在本任务中，我们可以了解到，我们将要收集的设备基本信息如下表所示：表

设备基本信息收集表设备类型设备名称生产厂家设备型号设备数量备注传感器一体化振动变送器杭江科技HJ-9002/（0～20mm/s）1螺纹安装本节的应用场景是利用振动传感器采集电动机运行时振动产生的振动数值。1.2设备的技术参数信息通过查阅该款传感器的产品说明书，我们能够了解到本任务中所选用的HJ-9002型号振动传感器的全部技术参数如下表所示。序号参数技术指标1量程最大0～20mm/s2频率响应10～1000Hz3输出DC4～20mA4输出阻抗≤500Ω5工作电压DC12-28V（两线制环路供电）6接线方式二线制7测量方向垂直或水平8精度<F.S±5%9分辨率0.1mm/s10运行环境温度-40℃～100℃11外形尺寸φ33×73mm12安装方式螺纹安装M10×1.5×10mm13重量约350g14壳体材质304不锈钢15电器接口航空连接器/随机线预埋/接线盒16防护等级IP671.2设备的技术参数信息知识链接回顾一下，在《认识工业智能网关的结构》（第2章2.2）中我们曾经学习过，工业智能网关的接入接口形式包括串口、网口、凤凰端子等。以VT-EDU-N001为例，它的接口形式相关的技术参数如下表所示：名字本领外观VT-EDU-N001设备接口：凤凰端子接口，含1路RS-485接口、3路开关量采集接口、4路模拟量采集接口；支持采集协议：DC0～10V、DC4～20mA等多种标准模拟量信号输入；上传配置：工业以太网；支持上传协议：Modbus、MQTT等。表

VT-EDU-N001工业智能网关接入接口技术参数表 通过对知识链接的回顾可知，工业智能网关通过设备接入接口（串口/网口/凤凰端子等）与设备进行连接。1.3输出方式&接线方式概念学习1.

输出方式不同的传感器有多种不同的输出方式，在此仅对HJ-9002所使用的输出方式进行讲解。常见仪器仪表的信号输出方式多为DC4～20mA，即采用最小电流为4mA，最大电流为20mA的信号来传输数据。DC4～20mA信号制是国际电工委员会:过程控制系统用模拟信号标准，如连接仪表、变送设备、控制设备、计算机采样设备等。采用DC4～20mA输出方式的优点是传输精度较高、抗干扰能力较强等。2.接线方式二线制是指仪表供电和标准信号传输采用的导线数。二线制是两根导线供电的同时传输DC4～20mA标准信号，其工作电源和信号共用一根导线，工作电源由接收端提供。二线制在消防，仪表，传感器，工业控制等领域广泛的应用。本例中使用的HJ-9002振动传感器，有棕色和蓝色2根导线。棕色导线接DC24V电源正端，蓝色导线接DC24V电源负端，同时棕色和蓝色导线也是DC4～20mA输出引线。图

电气接线示意1.4量程&分辨率概念学习1.量程广义上，量程是度量工具的测量范围，其值由度量工具的最小测量值和最大测量值决定。对传感器而言，能够测量的最大被测量的数值被称为测量上限，最小被测量则被称为测量下限，而测量范围就是上限和下限之间的区间就是传感器的量程。量程和输出有着密切的关系，当传感器的被测量值达到最大时，传感器对应的输出值就叫“满量程输出”。例如，一只压力传感器测量的量程是0-100kPa，输出为DC4～20mA，则它的满量程值是100kPa，20mA就是它的“满量程输出”。2.分辨率是指传感器可感受到的被测量的最小变化的能力，即传感器的输入量从某一非零值缓慢地变化，当输入变化值未超过某一数值时，其输出不会发生变化，也就是说，传感器对此输入量的变化是分辨不出来的；只有当输入量的变化超过分辨率时，其输出才会发生变化。例如，振动传感器的分辨率是0.1mm/s，当输入量小于0.1mm/s时（如0.08mm/s），传感器的输出不会发生变化。2振动传感器的数据信息PartTwo2.1振动值的振幅和频率概念学习（2）频率单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常用符号f或ν表示，单位为秒分之一。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”，符号为Hz。振幅与频率的关系如下图所示:（1）振幅是指振动的物理量可能达到的最大值，通常以A表示。它是表示振动的范围和强度的物理量。在机械振动中，振幅是物体振动时离开平衡位置最大位移的绝对值，振幅在数值上等于最大位移的大小。振幅是标量，单位用米或厘米表示。振幅描述了物体振动幅度的大小和振动的强弱。在交流电路中，电流振幅或电压振幅是指电流或电压变化的最大值，也叫电压或电流的峰值。振动传感器是测试技术中关键部件，其作用是接收机械形变量，并转换为与之成比例的电量，即振动信号转换为电信号，因此振动传感器产生的数据为振动值。2.2工业智能网关选型涉及的其他信息知识链接再次回顾，在《认识工业智能网关的结构》（第2章2.2）和本任务的任务描述中提到，工业智能网关的结构主要包括面板指示灯、数据采集接口、数据上传接口、电源端子、精密导轨等几部分。由此可知，在选择工业智能网关的过程中，还需要确定数据采集完成后将以何种方式、何种协议进行上传。根据实际情况，工业智能网关的主要上传方式可选择：以太网、Wi-Fi、4G、5G等。工业智能网关支持的上传协议主要有：OPCUA、MQTT、ModbusTCP等。工业智能网关还有一个专用调试口console，请大家一定不要私自操作、以免造成设备损坏。注意事项一、填空题1.

振动传感器能感受

参量并转换成可用

的传感器。2.

振动传感器按所测机械量可分为

传感器、

传感器、

传感器、力传感器、应变传感器、

传感器、扭矩传感器。3.

振动传感器多用于机械中的

和

的长期监测，生产线的在线自动检测和自动控制，科学研究中的多种和

等。4.

本任务采用的是HJ-9002系列一体化振动变送器（以下简称振动传感器），对电机的绝对

进行测量、机器进行实时监控。课后活动二、问答题1.

根据所学知识，简要阐述实训台工业智能网关的区别。2.

根据所学知识，简要阐述振动传感器的分类及应用场景。5.

本任务采用的是HJ-9002系列一体化振动变送器它可安装在机器的轴承座或机壳上，采用

线制输出

mA的电流信号。课外拓展这里有一份压力传感器的技术参数文字描述，请从中选出与工业智能网关选型相关的重要信息，填写工业智能网关信息采集表，在实验台上选出合适的工业智能网关，并说明理由。压力传感器技术参数：1、压力范围：-100Pa～80Pa；2、过载压力：200%F.S；3、输出信号：DC4～20mA；4、工作电压：DC24V（DC12～32V）；5、综合精度：±0.05%F.S；6、接线方式：四线制；7、接口形式：航空插头。图

压力传感器的技术参数设备基本信息收集表项目详细信息设备参数信息收集表参数技术指标数据信息收集表数据名称数据特征其他信息收集表项目详细信息表

工业智能网关选型信息收集表202X谢谢观赏讲师：XXX202X.XX.XX第七课时

采集振动传感器数据（3）工业互联网设备数据采集（初级）讲师：XXX202X.XX.XXCONTENTS目录配置工业智能网关基本参数02连接振动传感器和工业智能网关011连接振动传感器和工业智能网关PartOne学习目标素质目标：1.

养成科学严谨的工作态度；2.

体验工作的成就感，树立热爱劳动意识；3.

培养举一反三的学习能力。知识目标：1.

理解通信电缆的概念；2.

掌握通信电缆制作和检测过程中需要使用的工具的概念。能力目标：1.

能够正确制作通信电缆；2.

能够正确检测通信电缆；3.

能够正确连接振动传感器和通信电缆。1.1制作通信电缆——通信线缆的定义概念学习1.通信线缆的定义（1）通信线缆通信线缆即传输电信号或光信号的各种导线的总称。本册中所指的通信电缆是即时通信线缆中的一种，由一对以上相互绝缘的导线绞合而成。通信电缆通常由缆芯、护套和护层构成，多根互相绝缘的导线或导体构成缆芯，外部具有密封护套的通信线路，有的在护套外面还装有外护层。（2）本任务所使用的电缆简介RVB全称两芯平型铜芯聚乙烯绝缘软电线，俗称红黑（平行）线，是一种扁形无护套的软电线，由一根红色和一根黑色绝缘铜线平行绝缘挤出的软线，其名称也是由此得来的。其中，字母R表示软电线（导体结构），字母V表示聚氯乙烯（护套材料），字母B表示平行（电线形状）。（3）接口和线序简介RVB通常红色为正极（+），黑色为负极（-）。由于实训平台和工业智能网关已有现成的接口，无需制作额外的接口，只需要将线端接入即可。RVB的两端红、黑线分别对应实训平台振动传感器接口的A+/A-，以及工业智能网关VT-EDU-N001的电流模拟量接口的AI1+/AI1-（或AI2+/AI2-）。图

不同直径的RVB1.2制作通信电缆——通信电缆的制作（1）准备工作通信电缆的制作所需要的工具如下图：RVB线50cm，铜线线径0.75mm；60W的电烙铁及1mm口径的焊锡丝一卷；1.25mm²口径的剥线钳1个；小号螺丝刀一个。（2）制作过程步骤一：如下图所示，将RVB线从中间分开约2cm，并用剥线钳分别剥去两端线端的外皮。图

钳子剥线图

红黑线、剥线钳、螺丝刀、电烙铁和焊锡丝1.2制作通信电缆——通信电缆的制作步骤二：用手将线芯捻紧实（如下左图所示），用电烙铁将焊锡丝融化，并均匀涂抹至裸露的线芯处（如下右图所示）。铜线镀锡是为了防止铜线暴露在空气中氧化形成铜绿，增加电阻；还可以防止绝缘橡皮发粘、变脆，影响其性能。步骤三：用剥线钳将已和锡融合的线芯端剪至剩1cm，如下图。图

镀锡线切掉多余部分图铜线捻实图铜线补锡1.3检测并连接通信电缆1.连接通信电缆步骤一：如下左图，将RVB线的一端接入到实训平台的振动传感器信号输出接点端子。其中红线为+，对应A+口，黑线为-，对应A-口。将端口的开关打开，依顺序插入RVB线，关闭开关。用手尝试拽一下，若无松动，则为此端接线成功。图

连接网关端子图

连接设备模组步骤二：将选定的工业智能网关的凤凰端子端口取下，用2.0*50mm的一字螺丝刀松动对应的端口螺丝，如下右图，线序对应同上。通常通信电缆在制作完成后需要检测是否制作成功。但由于RVB线不需要制作额外的接口，因此一般不需要另外进行检测。1.3检测并连接通信电缆步骤三：将RVB线插入凤凰端子，并用螺丝刀拧紧。用手尝试拽一下，如无松动，则为此端接线成功，如下左图所示。图

工业传感器模组电源接口图

RVB与网关连接如下右图所示，电源线接头有防反接设计，需对准凸起处进行电源安装，安装好后需拧紧接口后端螺丝。步骤四：将端子插回工业智能网关，并将电机、振动传感器和工业智能网关通电，查看是否连接成功并收集数据。我们可以根据信息采集表得知：设备的工作电压为DC24V，电源线接头采用两针头设计。1.3检测并连接通信电缆通过网关后面的铭牌得知：工作电压范围是DC9～30V。图

最终连接图这里有个小技巧点，电源端接头为两针头设计的，有且只有DC24V。另外两种电源端接头：DC12V为三针头设计，DC5V为四针头设计，后续实训内容根据需要连接不同电源接口。最后，完成最终操作的连线图，如下右图所示：图

网关出厂铭牌信息表一、填空题1.

通信线缆即传输电信号或光信号的各种导线的总称。其按结构分类，类型主要有被覆线、

、通信电缆和

；按使用要求分类，类型主要有

电缆、

电缆和电缆。2.

RVB全称

电线，俗称红黑（平行）线，是一种扁形无护套的软电线，由一根红色和一根黑色绝缘铜线平行绝缘挤出的软线，其名称也是由此得来的。3.

和

是本任务中需要连接的实训平台振动传感器接口标识。4.

本任务中需要连接的实训平台智能网型号为

，接口标识

为

和

。课后活动二、问答题1.

请根据步骤制作一根RVB连接线。5.

本任务中使用的实训平台智能网关电源电压

V，实训平台振动传感器电源电压为

V。2配置工业智能网关基本参数PartTwo学习目标素质目标：1.

养成科学严谨的工作态度；2.

体验工作的成就感，树立热爱劳动意识；3.

培养举一反三的学习能力。知识目标：1.

了解工业智能网关配置前准备工作的步骤；2.

了解工业智能网关配置页面的基本设置构成；3.

了解工业智能网关基本参数配置的步骤。能力目标：1.

能够正确进行工业智能网关配置前准备工作；2.

登入/登出工业智能网关配置界面；3.

能够正确操作工业智能网关的系统设置。2.1认识智能网关的配置界面工业智能网关的配置界面的结构大体相同，其型号、采集的设备以及数据采集的需求略有不同。本任务将以振动传感器数据采集所选用的智能网关的配置界面为例，进行详细讲解网络设置、数据采集和系统信息的相关内容。VT-SDU-N001的配置界面分为5个部分，分别为网络设置、MQTT、串口设置、数据采集和系统信息如下图所示。MQTT和串口设置的内容部分将在后续数据采集项目实施中进行详细讲解。图

VT-SDU-N001的配置界面结构1.系统信息系统信息内容主要包括设备ID、版本号、出厂编号下载配置文件。其中除了设备ID可以根据实际工作需要进行修改，其他的信息皆为默认。下载配置文件选项为厂家维护接口，在此不做详细解析。概念学习2.1认识智能网关的配置界面2.

网络设置网络设置分为两部分如下左图所示，左侧部分为数据上传接口设置，与电脑的IP地址处于同一网段；右侧为设备接口设置，由于采集的是振动传感器，工业智能网关与传感器直接连接，无需额外设置。3.

数据采集数据采集主要包括电流采集量程、电压采集量程、Modbus映射区域，这三个部分是需要设置的，智能网关数据采集界面如下右图所示。图

数据采集界面图

网络设置界面2.2工业智能网关配置前准备工作工业智能网关（已选定为VT-EDU-N001型号）通电后，用网线连接工业智能网关的上传接口网口（Web登录网口）与电脑网口，设置电脑的IP与VT-EDU-N001网关在同一网段下，即00（智能网关默认IP）进行用户侧IP设置。具体步骤如下：步骤一：WINDOWS电脑点击开始——控制面板——网络和Internet——网络和共享中心——更改适配器——本地连接——属性；步骤二：选取“Internet协议版本4（TCP/IPv4）”，然后单击“属性”，或者直接双击“Internet协议版本（TCP/IPv4）”；步骤三：选择“使用下面的IP地址”和“使用下面的DNS服务器地址”，按照以下参数进行填写：IP地址：192.168.1.XXX：（XXX的范围：2-99，101-254）子网掩码：默认网关：（可以忽略）DNS服务器：14（可以忽略）填写完毕后，点击“确定”保存设置。图

电脑IP设置一、填空题1.

工业智能网关配置界面分为5个部分，分别为

、MQTT、

、

和系统信息。2.

工业智能网关网络设置分为两部分，

侧部分为数据上传接口设置，与电脑的IP地址处于

网段。3.

工业智能网关配置界面中数据采集主要包括

、

、Modbus映射区域，这三个部分是需要设置的。课后活动二、问答题1.

根据所学知识，简要阐述设置电脑的IP与智能网关同一网段的步骤。202X谢谢观赏讲师：XXX202X.XX.XX第八课时

采集振动传感器数据（4）工业互联网设备数据采集（初级）讲师：XXX202X.XX.XXCONTENTS目录测试工业互联网设备数据采集系统02设置工业智能网关采集参数011设置工业智能网关采集参数PartOne学习目标素质目标：1.

养成科学严谨的工作态度；2.

体验工作的成就感，树立热爱劳动意识；3.

培养举一反三的学习能力。知识目标：1.

了解工业智能网关网络设置的步骤；2.

了解工业智能网关数据采集设置的步骤。能力目标：1.

能够正确在Web界面进行网络设置；2.

能够正确在Web界面进行数据采集设置。1.1通过Web浏览器登录工业智能网关配置界面&智能网关的系统信息和网络配置1.通过浏览器登录智能网关配置界面地址栏中输入01（默认为00），智能网关登录成功后的配置界面如下图所示。图

配置智能网关登录界面2.智能网关的系统信息配置在本配置页面中，只有“设备ID”可以进行设置。通常来说不做修改，但是如果现场设备繁多、种类复杂，需要进行规范化管理时，建议对工业智能网关的命名进行规律化、规范化的命名（只能由数字、大小写字母及下划线构成）。3.

智能网关的网络配置（1）ETH2以太网口为数据接口，与电脑端连接。其IP地址可进行重新配置，但是需要注意，应与电脑的网络配置在同一网段，末位需不同。子网掩码、网关、DNS按网络要求设置，分别默认、51、。其余参数，如Modbus端口号和ModbusID分别为默认值502、1，勿需改动。（2）由于振动传感器通过AI1+/AI1-电流采集设备接口连接工业智能网关，因此ETH1以太网无需进行额外设置，如后图所示。1.2智能网关的数据采集配置图

配置智能网关网络设置界面由于本任务所使用的振动传感器为DC4～20mA模拟量输出，我们需要填写电流采集量程为“20mA”，如下图所示。4.智能网关的数据采集配置1）量程在本项目任务一中，我们曾强调，采集振动传感器的设备信息时需要关注其量程。在对工业智能网关进行数据采集配时，需要根据数据采集的实际需求，进行量程的填写。图

配置智能网关网络设置界面2）Modbus映射区域本任务采集振动传感器的振动值，为单一设备、单一数据。我们默认Modbus映射区域为“1”。一、填空题1.

工业智能网关

以太网口为数据接口，与电脑端连接。2.

振动传感器通过

端口采集设备接口连接工业智能网关。二、判断题1.

工业智能网关的数据采集配置中量程是固定的一般不需要配置。（）2.

工业智能网关的数据采集配置中“设备ID”，可根据实际需要配置。（）课后活动三、问答题1.

根据所学知识，简要阐述工业智能网关配置界面的数据采集各个选项功能。2测试工业互联网设备数据采集系统PartTwo学习目标素质目标：1.

养成科学严谨的工作态度；2.

体验工作的成就感，树立热爱劳动意识；3.

培养举一反三的学习能力。知识目标：1.

了解工业智能网关网络连接状态检测方法；2.

了解常用网络工具的使用方法；3.

了解工业数据的存储方法、查询方法。能力目标：1.

能够通过电脑正确检测网关设备网络连接状态；2.

能够分析设备网络连接质量；3.

能够正确设置数据采集的频率；4.

能够正确查询存储的历史数据；5.

能够正确判断网关与PC端的网络通信数据。1.1测试网络连通性概念学习1.命令描述ping是Windows、Unix和Linux系统下的一个命令。ping也属于一个通信协议，是TCP/IP协议的一部分。利用“ping”命令可以检查网络是否连通，可以很好地帮助我们分析和判定网络故障。应用格式：Ping空格IP地址。ping指的是端对端连通，通常用来作为可用性的检查，但是某些病毒木马会强行大量远程执行ping命令抢占你的网络资源，导致系统变慢，网速变慢。严禁ping入侵作为大多数防火墙的一个基本功能提供给用户进行选择。通常的情况下你如果不用作服务器或者进行网络测试，可以放心的选中它，保护你的电脑。2.ping命令的使用方法“ping”命令是一个使用频率极高的网络诊断工具，用于确定本地主机是否能与另一台主机交换数据包。根据返回的信息，我们可以推断TCP/IP参数设置是否正确，以及运行是否正常。需要注意的是，成功与另一台主机进行一次或两次数据包交换并不表示TCP/IP配置就是正确的，只有成功执行大量的数据包交换，才能确信TCP/IP的正确性。下面以Windows系统为例介绍一下“ping”命令的基本使用方法。（1）工具/原料配置有Windows系统的计算机。（2）方法/步骤首先用快捷键win+R调出运行命令框，输入cmd，点击确定，会弹出DOS窗口。1.1测试网络连通性ping命令的应用格式：1）ping+IP地址或主机域名；2）ping+IP地址或主机域名+命令参数；3）ping+命令参数+IP地址或主机域名。注意，“+”要换成空格！当我们使用第1）种格式时，默认只发送四个数据包。例如，我们来ping一下我们的网关01这个地址，如上图所示。可以通过Ping统计信息查看（01）主机的网络连接情况。通过添加命令参数，我们可以改变数据包发送次数、字节大小等等。在DOS窗口中，输入ping/？（注意，ping后面有一个空格，不可省略），或者直接输ping加一个空格。敲击回车键，会显示出ping命令的帮助说明。图调出运行命令框界面图

运行“ping”命令界面1.1测试网络连通性我们常使用的命令参数是-t、-a、-nconut、-l等几项。下面简单介绍几个参数的使用方法。-t表示不间断向目标地址发送数据包，直到我们强迫其停止，如上图所示。若要查看统计信息并继续发送数据包，则按下Ctrl+Break组合键，如图中。图运行“ping/？”命令界面图

运行“ping主机ip-t”命令界面-n定义向目标地址发送数据包的次数。如果-t和-n两个参数一起使用，ping命令将以放在后面的参数为准。若要终止发送数据包，则按下Ctrl+C组合键，如下图所示。1.1测试网络连通性“pingIP-t-n10”（如下图），虽然使用了-t参数，但并不是一直ping下去，而是只ping10次。如下图，-l定义发送数据包的大小，默认情况下是32字节，利用它可以最大定义到65500字节。图

运行“ping主机ip-1100”命令界面图运行“ping主机ip-t-n10”命令界面随堂笔记1.2测试网关数据通信的准确性1.

使用Web客户端查看采集的数据（1）登录Web客户端打开浏览器输入http://localhost:8081，进入Web客户端界面。图

采集振动传感器数据初始界面图

登录工业互联网设备数据采集系统（2）进入对应任务-振动传感器项目输入对应的智能网关的IP（如01，根据选择网关不同IP会不同）和端口号（默认502）点击连接，右侧就会出现采集到的振幅值，每点击一次连接更新一次采集的数据，如下图。智能网关与Web客户端之间使用ModbusTCP协议上传数据1.2测试网关数据通信的准确性如果输入的智能网关IP地址不对或智能网关连接错误，会出现错误信息提示（如下图）。这时需要检查PC端与智能网关之间网络是否正常，智能网关502端口是否被占用。图

连接错误提示框最终采集数据的结果如右图所示：若想增大振动变化值的话，可敲击附近金属结构件查看数据变化。图

采集振动传感器数据结果随堂笔记1.3测试网关数据通信的实时性智能网关与Web客户端之间使用ModbusTCP协议上传数据，智能网关采集振动传感器上传数据通信地址及寄存器定义如下图红框中所示：图

VT-EDU-N001智能网关ModbusTCP寄存器定义在真实的工业现场数据采集的过程中，会使用较为专业的工具来测试，ModbusPoll就