工业网络技术 课件 21 基于智慧工厂环境的通信网络与应用

基于智慧工厂环境的通信网络与应用一、任务描述二、调试一、任务描述制造领域市场巨大，物联网技术赋能制造业，主要体现在数字化以及智能化的工厂改造上，包括工厂机械设备的监控和工厂环境的监控。如图1所示，利用工业网络技术（现场总线、工业以太网、无线通信）、数据采集技术、大数据技术，完成对生产制造环境的全方位监测以及数据的可视化展示。图1智慧工厂一、任务描述具体监测要求如下：（1）生产环境质量监测①场外风速，可用电位计模拟代替；②场内温度、湿度、噪声；③场内语音播报情况。（2）生产线状态监测①工厂生产现场监控②生产线事件数量上传、具体事件信息；③生产线当前生产状态：正常、故障等。（3）能源消耗监测①生产线能耗分析；②生产线实时功率监测。二、调试1.硬件选型及匹配图2硬件对应选型二、调试2.网络规划分析（1）传感器网络规划表1网络通信备选方案序号通信对象连接线缆通信方式一、温湿度传感器1.1香蕉头叠插连接线RS4851.2香蕉头叠插连接线RS4851.3香蕉头叠插连接线RS4851.4香蕉头叠插连接线RS485-ISOonTCP1.5（*）香蕉头叠插连接线RS485二、调试表1网络通信备选方案（续）序号通信对象连接线缆通信方式二、噪声传感器2.1香蕉头叠插连接线RS4852.2香蕉头叠插连接线RS4852.3香蕉头叠插连接线RS4852.4香蕉头叠插连接线RS485-ISOonTCP2.5（*）香蕉头叠插连接线RS485二、调试表1网络通信备选方案（续）序号通信对象连接线缆通信方式三、电子式电能表3.1香蕉头叠插连接线RS4853.2香蕉头叠插连接线RS4853.3香蕉头叠插连接线RS4853.4香蕉头叠插连接线RS485-ISOonTCP3.5（*）香蕉头叠插连接线RS485二、调试表1网络通信备选方案（续）序号通信对象连接线缆通信方式四、电位计4.1硬接线IO4.2硬接线IO→LoRa五、监控摄像头5.1无线WiFiTCP5.2网线TCP二、调试（2）数据展示平台规划表2数据展示平台序号平台示意图相关硬件——平台名称1有人4GDTU——“有人云控制台”2浪潮斥候网关——“浪潮云州数据采集平台”3浪潮斥候网关——“IIoT工业物联网平台”4浪潮斥候网关——“设备监控运维平台TMS”二、调试表2数据展示平台（续）序号平台示意图相关硬件——平台名称5

浪潮网关——一体机——“大数据平台”6旋思网关——“SymLink网管软件”7旋思网关——“PQFusionMES”8监控摄像头——萤石云平台9监控摄像头——海康威视iVMS本地监控软件二、调试3.网络结构设计及组态（1）硬件条件图3网络结构设计二、调试（2）最终实施方案图4网络实施方案二、调试（3）串口接线图图5接线示意图6实际接线二、调试4.数据可视化大屏设计图7触摸屏实施（PLC信息收集）二、调试图8数据大屏规划图图9数据大屏实施图二、调试5.数据包传递分析挑选其中一个典型的数据，如风速（电位计的电压模拟量），描述从底层的数据/帧生成，到上层的API接口的数据格式。表3数据包传递分析序号数据来源数据去向变换通信方式通信数据1电位计LoRa采集器0-10V→0-4095I/O2LoRa采集模块LoRa模块无无线透传3LoRa模块PLC0-4095→1-10MODBUS二、调试表3数据包传递分析（续）序号数据来源数据去向变换通信方式通信数据4PLC斥候网关无PROFINET斥候网关设置完成后，选择系统管理-工具-网络抓包，抓包接口选择LAN，抓包个数可以填入100，其他默认，点击开始抓包，然后下载抓包文件使用wireshark分析工具打开抓包文件，筛选s7comm通信协议，选择源IP和目的IP互为、0的临近交互数据包点击源IP为0，目的IP为的数据包，选择S7Communication-Parameter找到数据块地址对应为风速的项Item[]点击源IP为，目的IP为0的数据包，选择S7Communication-Data找到对应的项Item[]，打开项对应的Data即为数据得到的数据为十六进制，根据实际的数据类型为float进行转化，使用在线进制转换得到值/hexconvert/二、调试表3数据包传递分析（续）序号数据来源数据去向变换通信方式通信数据5斥候网关Iot平台无MQTT使用wireshark分析工具打开抓包文件，筛选mqtt通信协议，选择源IP为0,目的IP为11的数据包选择PublishMessage中Message即为数据包，右侧也可以看到完整的十六进制数据以及转化后的ASCII字符使用MQTTX软件连接MQTT服务器11:1883，通过订阅相同Topic可以获取数据内容二、调试表3数据包传递分析（续）序号数据来源数据去向变换通信方式通信数据6Iot平台可视化大屏无API根据iot平台生成ProductKey和DeviceName拼接生成完整的API接口参数，点击数据过滤即看到完整数据（subDeviceName=网关子产品的ProductKey+网关子设备的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、调试6.系统优化根据表3数据内容，得出通过LoRa采集器采集电位计电压模