工业互联网数据采集技术 课件 任务2.2 工业网关配置

项目01工业数据采集技术概述项目02工业数据采集与设备安装工业数据采集网络建设项目04项目03工业数据传输与处理项目05工业数据上云项目06工业数据采集综合应用工业数据采集与设备安装02项目工业网关是一种充当转换工具的计算机系统或设备，一般用于在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间移动数据，是最为复杂的网络互联设备之一。智能化工业网关融入边缘计算技术，除了基本的协议转换功能外，还具有以下几个功能。①能够对数据主动采集和传输。②对数据进行解析。③对数据进行过滤、汇聚。智能工业网关着力于数据多态、协议多样的兼容性和数据的边缘处理，在部署、操作方面更便捷，其应用场景和领域也越来越广泛。任务描述本任务将从工业网关的定义、工业网关的类型、工业网关的结构组成、工业网关的设备接口与上传接口等多个方面介绍工业网关的相关知识。网关又称网间连接器或协议转换器，默认在网络层以上实现网络互联，是最为复杂的网络互联设备之一。网关既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。工业网关的定义1知识链接如图所示为工业网关示意图。工业网关的定义1知识链接如图所示为各类工业网关连接拓扑图。工业网关的定义1知识链接①ＰＬＣ网关用于连接各类ＰＬＣ控制器，采集ＰＬＣ控制信息，实现转发、控制等功能。如图所示为ＰＬＣ网关。②数控网关用于采集数控系统和机床的运行状态信息。如图所示为数控网关。工业网关的定义1知识链接③机器人网关连接工业机器人，如图所示为机器人网关。④集散控制系统（DCS）网关采集DCS的运行状态，振动传感器和温度传感器可连接至网关感知振动、温度信息。如图所示为DCS网关。工业网关的类型2知识链接（１）转发通信方式维度按照转发通信方式的不同，工业网关可分为以太网工业网关、通用无线（ＧＰＲＳ）工业网关、无线上网（Ｗｉ－Ｆｉ）工业网关、第四代或第五代通信技术（４Ｇ／５Ｇ）工业网关、窄带物联网（ＮＢ－ＩｏＴ）工业网关、远距离无线通信（ＬＯＲＡ）工业网关。转发通信方式工业网关知识链接工业网关类别通信类型协议以太网有线802.3等GPRS广域无线网GPRSWiFi局域网无线802.11a/b/g/n/ac等4G广域无线网TD-LTE、LTE-FDD等NB-IoT广域网窄带无线NB-IoTLora非授权频段无线Lora工业网关的类型2知识链接（２）转发协议维度按照转发协议的不同类型，工业网关可分为ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ工业网关、ＭｏｄｂｕｓＴＣＰ工业网关、ＯＰＣＵＡ工业网关、ＭＱＴＴ工业网关、ＨＴＴＰＳ工业网关、ＢＡＣＮＥＴ工业网关、ＩＥＣ１０４工业网关。（３）采集对象维度按照采集对象的不同，网关可分为机器人工业网关、数控机床工业网关、ＰＬＣ工业网关、仪器仪表工业网关（ＤＣＳ工业网关）。工业网关具备的物理接口和支持协议知识链接工业网关类别具备的转发物理接口支持转发协议典型应用场景ModbusRTURS-232/RS-422/RS-485串口等ModbusRTU仪器仪表、传感器等ModbusTCP以太网ModbusTCP仪器仪表、传感器等OPCUA以太网OPCUA工业PLCMQTT以太网MQTT数控机床、机器人、工业PLC等HTTPS以太网HTTPS工业PLCBACNETRS-232/RS-485、以太网、ZigbeeBACNET智能楼宇IEC104RS-485、以太网IEC104智能用配电工业网关的类型2知识链接（４）边缘计算能力维度按照边缘计算能力的不同，工业网关可分为透传级工业网关、基本级工业网关、边缘计算级工业网关。（５）安全维度按照安全类型的不同，工业网关可分为工业安全网关和边界隔离工业网闸。工业网关的类型2知识链接（６）应用行业维度按照应用行业的不同，工业网关可分为电力行业通信管理机、石油化工功能安全远程终端单元（ＲＴＵ）、智能楼宇（ＢＡＣＮＥＴ）网关等。（７）采集接口维度按照采集接口的不同类型，工业网关可分为采集网关和协议网关。工业网关的结构组成3知识链接工业网关的结构组成3知识链接（１）电源端子接口电源端子接口用于为工业网关设备供电，供电电压范围为ＤＣ１２～３６Ｖ。（２）以太网接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供两个以太网接口，如果网络设备比较多，可以使用交换机来扩展以太网接口数量。（３）串口接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３三路串口，支持ＲＳ－２３２／ＲＳ－４８５／ＲＳ－４２２多种方式的设备。串口接口说明知识链接接口名脚位名接口说明串口1A1/T1+RS422模式：T1+信号引脚RS485模式：A1信号引脚TX1/B1/T1-RS232模式：TX1信号引脚RS485模式：B1信号引脚RS422模式：T1-信号引脚RX1/R1+RS232模式：RX1信号引脚RS422模式：R1+信号引脚R1-RS422模式：R1-信号引脚串口接口说明知识链接接口名脚位名接口说明串口2A2/T2+RS422模式：T2+信号引脚RS485模式：A2信号引脚TX2/B2/T2-RS232模式：TX2信号引脚RS485模式：B2信号引脚RS422模式：T2-信号引脚RX2/R2+RS232模式：RX2信号引脚RS422模式：R2+信号引脚R2-RS422模式：R2-信号引脚串口接口说明知识链接接口名脚位名接口说明串口3A3/T3+RS422模式：T3+信号引脚RS485模式：A3信号引脚TX3/B3/T3-RS232模式：TX3信号引脚RS485模式：B3信号引脚RS422模式：T3-信号引脚RX3/R3+RS232模式：RX3信号引脚RS422模式：R3+信号引脚R3-RS422模式：R3-信号引脚串口地GND串口部分的隔离数字地工业网关的结构组成3知识链接（４）ＣＡＮ接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关的ＣＡＮ接口说明见表。（５）ＤＩ／ＤＯ接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供４路ＤＩ输入和４路ＤＯ输出。ＤＩ为０～２４Ｖ（０～３３Ｖ为低电平，５～２４Ｖ为高电平）ＤＣ输入；ＤＯ为继电器输出，参数为５Ａ／３０ＶＤＣ、５Ａ／２５０ＶＡＣ。ＤＩ／ＤＯ接口说明见表。CAN接口说明知识链接接口名接口说明RES连接RES与H引脚，可以实现120R电阻匹配LCAN接口的L信号HCAN接口的H信号GNDCAN接口的隔离数字地DL/DO接口说明知识链接接口名接口说明DI1-DI4第1-4路数字输入COM数字输入公共端12V12V隔离电源的电压GND12V隔离电源的数字地DO1-DO4第1-4路数字输出COM1-COM4第1-4路输出公共端工业网关的结构组成3知识链接（６）ＡＩ／ＡＶ接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供４路ＡＩ电流采集输入和４路ＡＶ电压采集输入。ＡＩ为４～２０ｍＡ；ＡＶ为０～１０Ｖ。ＡＩ／ＡＶ接口说明见表。（７）ＴＦ卡接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供ＴＦ卡接口，用来外扩ＴＦ存储器。当网关连接服务器异常时，会把需要上报的数据暂存到ＴＦ卡，最大支持６４ＧＢ，不支持ＮＴＦＳ格式。AI/AV接口说明知识链接接口名接口说明AI1-AI4第1-4路电流采集输入（4-20mA）AV1-AV4第1-4路电压采集输入（0-10V）GND模拟采集部分的模拟地工业网关的结构组成3知识链接（８）ＵＳＢ接口ＩＤＧＳ８００工业数据网关提供一路标准ＵＳＢ端口，可以实现将离线数据（设备在云端离线时采集到的数据称为离线数据，离线数据会自动存储到设备中）导出到Ｕ盘，Ｕ盘插入时自动导出。（９）ＳＩＭ卡插槽ＳＩＭ／ＵＩＭ卡是无线网关拨号上网的必要辅件，所以ＳＩＭ／ＵＩＭ卡必须被正确安装才能达到无线网关稳定快速上网的效果。工业网关的结构组成3知识链接ＳＩＭ卡插槽位于设备的顶部，使用螺钉旋具或其他尖锐物品用力压一下，可将卡托推出。本卡托为标准尺寸ＳＩＭ卡托，如图所示。如果使用ＭｉｃｒｏＳＩＭ卡或者ＭｉｎｉＳＩＭ卡，则需要使用相应的卡托，如图所示。工业网关的结构组成3知识链接（１０）Ｒｅｌｏａｄ按键Ｒｅｌｏａｄ按键是网关的复位按键，其作用是不进入网关配置页面的条件下直接将网关的参数配置恢复到出厂默认值。Ｒｅｌｏａｄ按键可以直接有效地解决由于参数配置不当造成的网关无法上网、无法登录、无法管理等问题。（１１）天线接口天线为网关增强信号的必要配件，必须正确安装方能获得最优的上网体验。ＩＤＧＳ８００工业数据网关有４个天线接口，分别是外接４Ｇ全频天线、Ｗｉ－Ｆｉ天线、蓝牙天线（可选）、ＧＰＳ天线（可选）。工业网关的结构组成3知识链接（１２）指示灯说明指示灯是网关运行状态的最直观显示，从指示灯的状态可以方便、快速、较准确地判断网关的运行状态。ＩＤＧＳ８００工业数据网关的状态指示灯如图所示。工业网关指示灯状态说明知识链接指示灯指示灯说明Power电源指示灯：开机运行电源指示灯会亮Work工作指示灯：设备运行后，一直闪烁Link连接指示灯State状态指示灯横杠（-）信号强度指示灯：信号强度指示灯亮起的越多，代表信号越强2G2G指示灯：LTE模块工作在2G时亮起3G3G指示灯：LTE模块工作在3G时亮起4G4G指示灯：2G和3G信号灯同时亮，代表LTE模块工作在4GDO1-DO4设备工作指示灯DI1-DI4设备工作指示灯工业网关的设备接口与上传接口4知识链接（１）串行接口串行接口（ＳｅｒｉａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）简称“串口”，也称串行通信接口（通常指ＣＯＭ接口），是采用串行通信方式的扩展接口（串行通信是指将数据按位依次传输，通信双方按位进行，遵守时序的一种通信方式）。串行接口按电气标准及协议划分包括ＲＳ－２３２Ｃ、ＲＳ－４２２、ＲＳ－４８５等，这些标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。串口常用的接口插座为９芯Ｄ型（ＤＢ９）插座，如图所示，分为公头和母头，有各自的引脚序号。工业网关的设备接口与上传接口4知识链接（２）凤凰接线端子１９２８年，菲尼克斯（Ｐｈｏｅｎｉｘ）电气公司发明了世界上第一片组合式接线端子，而菲尼克斯是英文Ｐｈｏｅｎｉｘ的音译，中文译为“凤凰”，因此业界习惯把该公司生产的接线端子简称为凤凰接线端子。该接线端子可以分为欧式接线端子、插拔式接线端子、变压器接线端子、建筑物布线端子、弹簧式接线端子等类型。工业网关所使用的凤凰接线端子如图所示。配置工业网关任务实施【任务目的】理解并掌握工业网关的配置方法【步骤1】

登录工业网关设置界面【步骤1】

登录工业网关设置界面输入用户名和密码，单击“登录”按钮，即可进入工业网关配置界面。【步骤2】

掌握数据采集配置方法工业网关支持多种ＰＬＣ协议，可以采集多种型号的ＰＬＣ数据，根据设置的上报规则将解析出的ＰＬＣ数据上报到工业物联网平台。工业网关进行数据采集的过程如图所示。【步骤2】

掌握数据采集配置方法

（１）连接ＰＬＣ设备工业网关和ＰＬＣ设备之间使用以太网或串口线进行连接，工业网关串口接线如图所示。【步骤2】

掌握数据采集配置方法（２）添加ＰＬＣ设备在工业网关管理界面顶部选择“边缘计算”选项卡，进入“边缘计算”界面，在左侧选择“设备监控”选项组中的“设备列表”项，显示设备列表。在设备列表中单击“添加”按钮，在打开的“添加设备”对话框中配置ＰＬＣ设备的通信参数。如图所示为添加Ｓ７－１２００ＰＬＣ设备的示例。【步骤2】

掌握数据采集配置方法（３）添加变量在“设备列表”界面的变量列表中单击“添加”按钮，在打开的“添加变量”对话框中可以为刚添加的设备配置变量参数，如图所示。【步骤3】

了解PLC设备通信协议品牌协议名称说明西门子PPI例如S7-200或S7-200SMART串口协议ISO-on-TCP西门子网口协议三菱MitsubishiCPUport（serial）

MitsubishiMC3C

MitsubishiMC3EMitsubishi3COverTCP欧姆龙FINSUDP

HostLink

ModbusModbusTCP网口协议ModbusRTU串口协议ABEtherNet/ip网口协议OPCOPC-UA网口协议DLT电表DLT645-2007

【步骤4】

掌握网络配置方法【步骤5】

掌握云服务上报和接收下发数据配置方法【步骤6】

掌握工业网关恢复出厂设置（１）硬件恢复出厂设置①设备上ＥＲＲ灯熄灭后，按住Ｒｅｓｅｔ键。②ＥＲＲ灯常亮时，松开Ｒｅｓｅｔ键。③ＥＲＲ灯熄灭后，再次按住Ｒｅｓｅｔ键，ＥＲＲ灯闪烁时松开Ｒｅｓｅｔ键；等待ＥＲＲ灯熄灭，表明恢复出厂设置成功。【步骤6】

掌握工业网关恢复出厂设置（２