工业网络技术 课件 20 基于智能仓库输送线的通信网络与应用;21 基于智慧工厂环境的通信网络与应用

基于智能仓库输送线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XX所示，利用数字孪生技术（虚实结合）、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，完成智能物流设备运行前的设备通信，生产过程中的数据采集及上传。图1智能仓库输送线一、任务描述1.入库流程入库流程主要是在虚拟输送线和实际物理设备的配合下，将物料输送至立体库的过程。其中组盘上料过程和物料输送过程中的信息核对过程需要人工参与，具体运行流程如图所示。图2入库流程一、任务描述2.出库流程出库流程主要是在虚拟输送线和实际物理设备的配合下，将物料由立体库输送至物料出口的过程。其中物料输送过程中的信息核对过程需要人工参与，具体流程如图所示。图3出库流程一、任务描述3.盘点流程盘点流程主要是在虚拟输送线和实际物理设备的配合下，将物料由立体库出库，并在输送线某位置处完成数量统计后再回库的过程。其中数量统计过程以及信息录入过程需要人工参与，具体流程如图所示。图4盘点流程二、调试1.硬件选型及匹配图5硬件对应选型二、调试2.网络规划分析分析要点：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、电子式电能表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、步进电机（驱动器）2.1——RS4852.2——IO（需要改线）2.3——LoRa→IO2.4(*)——RS485二、调试3.网络结构设计及组态图6网络结构设计二、调试4.设备状态监控智能仓储触摸屏要求①控制——运行启停、运行模式选择（电气、WMS）、工作模式选择（入库、出库、盘点）、初始化/复位按钮。②监测——电压电流状态、编码器输出位置、位移传感器的波动值、扫码枪和RFID的标签值、当前库存物品数量。图7触摸屏示意二、调试5.数据包传递分析挑选其中一个典型的数据，如扫码值，描述从底层的数据/帧生成、上传到PLC控制器。表2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扫码枪串口服务器无RS232接口/无协议使用RS232串口调试线接入扫码器通信串口，需要安装CDM21228驱动使用串口调试助手，调整到对应的COM口，设置通讯参数9600,n,8,1，然后打开串口，转动二维码转子可以获取到数据，取消勾选ReciveAsHEX可以看到ASCII字符使用Wireshark进行串口通讯数据包抓取，选择USBPacp接口，开始抓取数据，然后转动二维码转子，扫码枪扫描到数据后停止抓取数据，筛选ftdi-ft协议，找到携带数据的数据包二、调试表2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2串口服务器PLC串口通信→网口通信TCP使用网线连接PC机与串口服务器的局域网并且IP地址为同一网段，扫码枪恢复到串口服务器COM2接口使用网络调试助手，选择TCPClient，IP地址为，端口号为2008，然后连接，转动二维码转子可以获取到数据，取消勾选ReciveAsHEX可以看到ASCII字符使用Wireshark进行网络通讯数据包抓取，选择以太网接口，开始抓取数据，然后转动二维码转子，扫码枪扫描到数据后停止抓取数据，筛选TCP协议，找到源IP地址为，目的地址为PC机IP地址，数据长度Len不为0的数据包二、调试6.系统优化根据表2数据内容，扫码枪的通信过程是将扫描到的数据通过RS232串口发送到串口服务器中转转化为TCP通信发送到PLC。根据表3数据内容可以得到扫码枪扫描得到数据的时间在整个通信时间中占比1%，而通过串口服务器中转发出的时间占比99%。优化扫码枪扫描到数据后不经过串口服务器中转提高数据采集效率。表3数据通信时间数据来源数据去向通信方式时间/ns通信时间占比截图扫码枪串口服务器RRS232/无协议0.010691%串口服务器PLCTCP1.01676699%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&subDeviceN