項目介紹工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術項目四自動化產線數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"項目介紹工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術一、項目背景C公司以其先進的自動化產線在業(yè)界小有名氣。為了進一步提升生產效率，降低運營成本，C公司的經理決定對這條產線進行升級改造，重點提升產線的數(shù)據(jù)采集和處理能力。于是，他將這個重任交給了公司的總工程師李工。李工接受任務后，立即組織了一支技術精湛、勇于創(chuàng)新的團隊，著手進行改造工程。在改造過程中，遇到了以下問題。（1）數(shù)據(jù)采集精度與速度的提升現(xiàn)有的RFID識別設備速度和條形碼掃描的精度匹配不上高速運轉的產線。（2）溫濕度監(jiān)控的實時性與穩(wěn)定性現(xiàn)有傳感器的靈敏度和穩(wěn)定性略差，無法在某些復雜的環(huán)境中工作。（3）遠程無線通信的可靠性無線通信的穩(wěn)定性和可靠性不高，容易造成通信中斷或數(shù)據(jù)丟失，對生產造成重大影響。（4）PLC控制器的數(shù)據(jù)處理能力PLC控制器數(shù)據(jù)處理能力低，無法實時采集、分析并反饋控制信號。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"項目介紹工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術針對這些問題，李工走訪同類型企業(yè)，調研相關技術企業(yè)，給出了一個產線數(shù)據(jù)采集解決方案。方案中提到，生產線要從條形碼掃描模塊、RFID無線識別模塊、溫濕度監(jiān)控模塊、遠程無線通信模塊、PLC控制器模塊進行改造，產品換代，技術更新，根本上解決之前的數(shù)據(jù)采集精度低、速度慢以及通信的可靠性、穩(wěn)定性差等問題。在向經理匯報方案過程中，李工向經理展示了圖4-1某企業(yè)數(shù)據(jù)采集應用系統(tǒng)案例，并說明了數(shù)據(jù)采集的預期效果。圖4-1

數(shù)據(jù)采集應用系統(tǒng)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"項目介紹工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術經理聽取了李工的匯報和案例分析后非常滿意，決定以招標的形式尋找合適的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司，最終Y公司中標。簽訂合同后，Y公司安排周工帶領項目團隊開始生產線數(shù)據(jù)采集改造工作。經過數(shù)月的艱苦努力，改造工程終于圓滿完成。改造后產線的數(shù)據(jù)采集和處理能力得到了質的飛躍，生產效率也大幅提升。更重要的是，這條產線變得更加智能和靈活，能夠更好地適應市場的變化和客戶的需求。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"項目介紹工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術二、項目規(guī)劃針對C公司的產線數(shù)據(jù)采集的需求，本項目圍繞整個產線的數(shù)據(jù)采集展開。整個項目包括條形碼編號數(shù)據(jù)、RFID身份編號數(shù)據(jù)、溫濕度模塊數(shù)據(jù)、遠程無線模塊、PLC控制器數(shù)據(jù)采集等。本項目規(guī)劃任務如圖4-2生產線數(shù)據(jù)采集項目規(guī)劃所示。圖4-2

生產線數(shù)據(jù)采集項目規(guī)劃"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務4.1：條形碼編號數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務說明

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任務實施

任務小結

任務測驗4.1.1任務說明任務描述Y公司的周工率領其專業(yè)的現(xiàn)場實施團隊，抵達C公司的生產線，首先聚焦于生產線的倉儲管理系統(tǒng)，針對條形碼倉儲管理系統(tǒng)進行了詳盡的現(xiàn)場調研。基于深入的觀察、細致的分析以及C公司的具體需求，團隊著手規(guī)劃并準備對條形碼編號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行全面的升級改造。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務說明

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任務實施

任務小結

任務測驗素質目標任務目標：1）培養(yǎng)學生能夠獨立分析并解決問題的能力；2）培養(yǎng)學生在實際生產中擁有嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和工匠精神；3）培養(yǎng)學生的邏輯梳理能力和資料查找能力。知識目標1）了解條形碼的定義和分類；2）熟悉條形碼的應用過程；3）掌握條形碼的識別過程。能力目標1）能夠辨別條形碼和二維碼；2）能夠使用掃碼槍進行應用分析；3）能夠利用條形碼技術完成生產數(shù)據(jù)采集。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.1.2任務實施1．實訓設備及工具（1）工業(yè)數(shù)據(jù)采集實訓臺（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺（3）根云小智1臺（4）條形碼

若干個（5）掃碼槍1部（6）香蕉插頭測試線4根"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術2.條形碼編號數(shù)據(jù)采集任務實施步驟（1）步驟1：電氣連接及調試①根云小智電源連接及檢查a.將24V電源線（棕色）連接根云小智電源正極口（PWR、1號口）。b.將0V電源線（黑色）連接根云小智電源負極口（GND、2號口）。c.將根云小智信號公共端（GND、3口）連接0V端子排。d.用萬用電表蜂鳴擋檢查根云小智電源是否短路。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②掃碼槍信號連接及檢查a.拿起掃碼槍，將掃碼槍的DB9母頭插入到掃碼槍調試端子臺的DB9公頭上，掃碼槍調試端子臺的2號端口（TX），3號端口（RX）已經集成到右側的端子排上了。b.根云小智的RS232通訊端口已集成到實訓臺下方端子排，將根云小智4號端口（RX），5號端口（TX）使用香蕉插頭測試線分別與掃碼槍調試端子臺的2號端口（TX），3號端口（RX）進行連接。c.RS-232調試端子臺的通訊端口已集成到右側的端子排上了，將RS-232調試端子臺2號端口（TX），3號端口（RX）使用香蕉插頭測試線分別與掃碼槍調試端子臺的2號端口（TX），3號端口（RX）進行連接。d.用RS232轉USB數(shù)據(jù)線DB9公頭插入RS-232調試端子臺調試母頭，USB端連接電腦。圖3-17

掃碼槍與根云小智接線示意圖掃碼槍與根云小智接線示意圖如3-17所示。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（2）步驟2：小智數(shù)采配置①根云小智登錄及配置a.將RS232轉USB線公頭插入RS232調試端子排母頭中，USB插頭端插入電腦USB口。圖3-18

配置根云小智b.打開根云小智配置工具，選擇電腦給RS232轉USB線分配的串口號（COM7），選擇根云小智的波特率（默認115200），選擇根云小智的校驗位（默認為8N1），點擊打開，如圖3-18所示。c.打開成功后，軟件界面如圖3-19所示。圖3-19

根云小智串口打開成功"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②根云小智RS232通訊采集配置a.打開成功后，點擊登錄配置，如圖3-20所示。b.點擊菜單欄中的“串口”選項卡，對RS232通訊端口進行通訊參數(shù)配置，對RS232串口配置成“波特率115200，8N1”，如圖3-21所示。圖3-20

根云小智登錄配置圖3-21

通訊參數(shù)配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）步驟3：根云小智數(shù)據(jù)上云①根云平臺修改模型a.登錄根云平臺，點擊接入與建模，打開模型菜單，點擊打開“根云小智_物模型_設備”物模型，如圖3-22所示。圖3-22

打開“根云小智_物模型_設備”物模型"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術b.打開“根云小智_物模型_設備”物模型后，點擊右上角“修改模型”，添加1個“掃碼槍編號”的點位變量，屬性ID為“COM1”，如圖3-23所示。圖3-23

添加1個“掃碼槍編號”的點位變量"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術c.掃碼槍輸出是RS232串行通訊，RS232串行通訊是字符數(shù)據(jù)，所以選擇String的數(shù)據(jù)類型。填寫完成后點擊確定，如圖3-24所示。圖3-24

添加自定義屬性"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②根云小智上云配置a.重新打開根云小智配置工具，選擇對應的串口號，波特率和校驗位打開，點擊登錄配置，如圖3-25所示。圖3-25

重新打開根云小智配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術b.點擊“工作模式”，將“根云小智_物實例_設備”物實例的認證標識復制進ClientID和用戶名中，認證密鑰復制進密碼中，如圖3-26所示。c.點擊“下發(fā)配置”，此時根云小智數(shù)據(jù)上云配置已經全部完成。圖3-26

復制認證標識和密碼"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術③根云小智數(shù)據(jù)核查a.登錄根云平臺，點擊“接入與建模”，打開實例菜單，點擊打開“根云小智_物實例_設備”，查看根云小智是否上線，如圖3-27所示。圖3-27

檢查根云小智在線狀態(tài)b.驗證“掃碼槍編號”數(shù)據(jù)采集是否正確。“掃碼槍編號”是掃碼槍的掃碼結果，將掃碼槍對準條形碼或二維碼進行掃描，即可觸發(fā)掃碼槍輸出掃碼結果，故在初始狀態(tài)下，“掃碼槍編號”的值為空的，如圖3-28所示。圖3-28

驗證“掃碼槍編號”數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術c.完成上一步驟后，用手拿緊掃碼槍，對準條形碼或二維碼，按下掃碼槍的按鈕進行掃描。此時打開“根云小智_物實例_設備”，查看“掃碼槍編號”的值是否發(fā)生變化。d.通過重復執(zhí)行上述步驟，“掃碼槍編號”等于所掃碼條形碼或二維碼的編號，故根云小智數(shù)據(jù)采集正確無誤，如圖3-29所示。圖3-29

根云小智數(shù)據(jù)采集正確顯示"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.1.3任務小結"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務4.2：RFID身份編號數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務說明

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任務實施

任務小結

任務測驗4.2.1任務說明任務描述Y公司的周工率領其專業(yè)的現(xiàn)場實施團隊在對條形碼倉儲管理系統(tǒng)進行全面的升級改造后，又著手于生產線的物料管理。采用RFID進行倉庫物料的日常管理，基于深入的觀察、細致的分析以及C公司的具體需求，團隊著手規(guī)劃并準備對RFID身份編號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行全面的升級改造。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務說明

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任務實施

任務小結

任務測驗素質目標任務目標：1）培養(yǎng)學生勇于創(chuàng)新和嚴謹細致的工作作風；2）培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和綜合分析能力；3）培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、善于發(fā)現(xiàn)問題并積極尋求解決問題方法的能力。知識目標1）了解RFID系統(tǒng)的組成、工作原理和分類；2）熟悉RFID技術的基本概念和術語；3）掌握RFID技術在實際應用中的分析方法。能力目標1）能夠使用RFID讀卡器進行應用分析；2）能夠辨析不同RFID技術的特性；3）能夠利用RFID完成生產數(shù)據(jù)采集。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.2.2相關知識1.RFID（1）RFID的概念RFID即射頻識別，俗稱電子標簽，是一種無線通信技術，用于非接觸式自動識別目標并獲取相關數(shù)據(jù)。圖4-30所示為RFID標簽。（2）RFID的工作原理當電子標簽進入讀寫器天線的有效工作區(qū)域，讀寫器發(fā)出的射頻信號激活電子標簽，標簽通過內置天線將自身編碼信息回傳至讀寫器，完成信息的讀取或寫入。讀寫器的接收天線捕獲電子標簽的信號，傳至信號處理模塊解調和解碼，最后將有效信息傳至后臺系統(tǒng)處理。圖4-30

RFID標簽"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）RFID分類RFID有多種分類方式，常見的有按照工作頻率、供電方式、耦合方式、通信方式等。①按照工作頻率分類a.低頻。b.高頻。c.超高頻。d.微波。不同工作頻率的RFID，具有不同的特點，如表4-2所示。表4-2

不同工作頻率的RFID對比分類低頻工作頻段

優(yōu)點30-300kHz

技術簡單，成熟可靠，無頻

通訊速度低，讀寫距離短，天線

動物耳標識別、商品零售、電子率限制

尺寸大

閉鎖防盜等3-30MHz

相對低頻段，有較高的通訊

通訊速度低，讀寫距離短，天線

電子車票、電子身份證、小區(qū)物缺點典型應用高頻速度和較長的讀寫距離，此

尺寸大頻段在非接觸卡中應用廣泛超高頻

433.92MHz及

讀寫距離長，天線尺寸小，

定向識別。各國有不同的頻段管

生產線產品識別、車輛識別、集業(yè)管理等860MHz-960MHz可繞開障礙物，無需保持視

制，發(fā)射功率受限制，受某些材

裝箱、包裹識別等線接觸，可多標簽同時識別

料影響較大微波2.45GHz或

有超高頻的優(yōu)點，更高的帶

有超高頻的缺點，此產品擁擠、

ETC高速不停車收費、雷達和無5.8GHz

線導航等寬和通訊速率，更長的識讀

易受干擾，技術相對復雜距離，更小的天線尺寸"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②按照供電方式分類a.無源RFID。b.有源RFID。c.半有源RFID。不同供電方式的RFID對比如表4-3所示。表4-3

不同供電方式的RFID對比分類電源供應特點無源RFID沒有電源，依靠讀寫

成本低、壽命長，但讀取距離相對較器發(fā)射的電磁場獲取

短能量有源RFID內部裝有電池有較遠的讀取距離和較大的存儲容量，但成本較高，電池壽命有限半有源RFID

內部電池僅為標簽中

電池無法更換，壽命短，讀寫距離長的芯片供電"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術③按照耦合方式分類a.電感耦合。電感耦合也稱為磁耦合，適用于低頻和高頻頻段的RFID系統(tǒng)。b.電磁反向散射耦合。主要應用于超高頻和微波頻段的RFID系統(tǒng)。④按照通信方式分類a.半雙工通信。在這種通信方式中，讀寫器和標簽之間的通信不能同時進行。b.全雙工通信。讀寫器和標簽能夠同時進行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（4）RFID應用RFID技術作為一種自動識別和數(shù)據(jù)采集技術，被廣泛應用于多個領域。如圖4-31所示。①物流業(yè)②零售業(yè)⑤身份識別與防偽⑥智慧畜牧③制造業(yè)⑦圖書與租賃產品管理④醫(yī)療行業(yè)圖4-31

RFID應用⑧金融服務"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術2.RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（1）RFID系統(tǒng)的組成RFID系統(tǒng)主要由電子標簽、讀寫器和計算機系統(tǒng)構成。圖4-32為RFID系統(tǒng)的組成。圖4-32

RFID系統(tǒng)的組成①電子標簽電子標簽是一種通信技術中的關鍵組件，是RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，通常由芯片和天線組成。RFID電子標簽的特點如圖4-33所示。圖4-33

RFID標簽特點"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②RFID讀寫器RFID讀寫器是一種用于讀取和寫入RFID標簽信息的設備。RFID讀寫器由RFID射頻模塊（發(fā)送器和接收器）、控制單元以及閱讀器天線組成。射頻模塊負責發(fā)射和接收射頻信號。控制單元負責處理和解碼接收到的數(shù)據(jù)，并控制整個讀寫器的操作。閱讀器天線則用于與RFID標簽進行無線通信。圖4-34所示為RFID讀寫器組成示意圖。③計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)一般指帶有應用軟件的計算機，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化展示、報表生成、數(shù)據(jù)分析和預警等功能，是進行人機交互的界面。圖4-34

RFID讀寫器組成示意圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（2）RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)勢①非接觸式識別。②實時數(shù)據(jù)采集。③遠距離識別。④高可靠性。⑤易于集成。RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)勢如圖4-35所示。圖4-35

RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)勢"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.2.3任務實施1．實訓設備及工具（1）工業(yè)數(shù)據(jù)采集實訓臺（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺（3）根云小智1臺（4）ID卡1張（5）RFID讀卡器1臺（6）香蕉插頭測試線4根"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術2．RFID身份編號數(shù)據(jù)采集任務實施步驟（1）步驟1：電氣連接及調試①根云小智電源連接及檢查a.將24V電源線（棕色）連接根云小智電源正極口（PWR、1號口）。b.將0V電源線（黑色）連接根云小智電源負極口（GND、2號口）。c.將根云小智信號公共端（GND、3口）連接0V端子排。d.用萬用電表蜂鳴擋檢查根云小智電源是否短路。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②根云小智信號連接及檢查a.ID讀卡器的通訊端口RS485_A（A）和RS485_B（B）已集成到實訓臺下方端子排。b.根云小智的RS485通訊端口已集成到實訓臺下方端子排，將根云小智2號端口（A）、3號端口（B）使用香蕉插頭測試線分別與ID讀卡器的通訊端口RS485_A（A）、RS485_B（B）進行連接。c.RS-232調試端子臺的通訊端口已集成到右側的端子排上了，將RS-232調試端子臺2號端口（TX）、3號端口（RX）使用香蕉插頭測試線分別與根云小智4號端口（RX）、5號端口（TX）進行連接。圖3-36

根云小智與RFID讀卡器接線示意圖d.用RS232轉USB數(shù)據(jù)線DB9公頭插入RS-232調試端子臺調試母頭，USB端連接電腦。根云小智與RFID讀卡器接線示意圖如圖3-36所示。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（2）步驟2：小智數(shù)采配置①根云小智登錄及配置a.將RS232轉USB線公頭插入RS232調試端子排母頭中，USB插頭端插入電腦USB口。圖3-37

配置根云小智b.打開根云小智配置工具，選擇電腦給RS232轉USB線分配的串口號（COM1），選擇根云小智的波特率（默認115200），選擇根云小智的校驗位（默認為8N1），點擊打開，如圖3-37所示。c.打開成功后，軟件界面如圖3-38所示。圖3-38

根云小智串口打開成功"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②根云小智RS485通訊采集配置a.打開成功后，點擊登錄配置，如圖3-39所示。b.點擊菜單欄中的“串口”選項卡，對RS485通訊端口進行通訊參數(shù)配置，RS485串口配置成“波特率9600，8N1”，如圖3-40所示。圖3-39

根云小智登錄配置圖3-40

通訊參數(shù)配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）步驟3：根云小智數(shù)據(jù)上云①根云平臺修改模型a.登錄根云平臺，點擊接入與建模，打開模型菜單，點擊打開“根云小智_物模型_設備”物模型，如圖3-41所示。圖3-41

打開“根云小智_物模型_設備”物模型"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術b.打開“根云小智_物模型_設備”物模型后，點擊右上角“修改模型”，添加1個“ID卡編號”的點位變量，屬性ID為“COM2”。如圖3-42所示。c.掃碼槍輸出是RS485串行通訊，RS485串行通訊是字符數(shù)據(jù)，所以選擇String的數(shù)據(jù)類型。填寫完成后點擊確定。圖3-42

添加1個“ID卡編號”的點位變量"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②根云小智上云配置a.重新打開根云小智配置工具，選擇對應的串口號，波特率和校驗位后點擊打開，點擊登錄配置，如圖3-43所示。圖3-43

重新打開根云小智配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術b.點擊“工作模式”，將“根云小智_物實例_設備”物實例的認證標識復制進ClientID和用戶名中，認證密鑰復制進密碼中，如圖3-44所示。c.點擊“下發(fā)配置”，此時根云小智數(shù)據(jù)上云配置已經全部完成。圖3-44

復制認證標識和密碼"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術③根云小智數(shù)據(jù)核查a.登錄根云平臺，點擊“接入與建模”，打開實例菜單，點擊打開“根云小智_物實例_設備”，查看根云小智是否上線，如圖3-45所示。圖3-45

檢查根云小智在線狀態(tài)b.驗證“ID卡編號”數(shù)據(jù)采集是否正確。“ID卡編號”是RFID讀卡器的讀取結果，將ID卡靠近RFID讀卡器感應器，即可觸發(fā)RFID讀卡器輸出讀取結果，故在初始狀態(tài)下，“ID卡編號”的值為空的，如圖3-46所示。圖3-46

驗證“ID卡編號”數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術c.完成上一步驟后，用手拿緊ID卡，將ID卡靠近RFID讀卡器感應器，RFID讀卡器感應到ID卡后會發(fā)出“滴”一聲，表示ID卡讀卡完成。此時打開“根云小智_物實例_設備”，查看“ID卡編號”的值是否發(fā)生變化。d.通過重復執(zhí)行上述步驟，ID卡編號等于所讀取ID卡的編號，故根云小智數(shù)據(jù)采集正確無誤，如圖3-47所示。圖3-47

根云小智數(shù)據(jù)采集正確顯示"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.2.4任務小結"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務4.3：溫濕度模塊數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務說明

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任務實施

任務小結

任務測驗4.3.1任務說明任務描述晨光初破曉，C公司核心區(qū)域的生產線便悄然啟動，迎接新一天的生產任務。然而，生產線上的某個環(huán)節(jié)卻突然出現(xiàn)異常。原本應穩(wěn)定運行的機器驟然減速，產品質量亦開始出現(xiàn)波動。Y公司周工帶領的技術團隊迅速介入，他們發(fā)現(xiàn)工廠內的溫濕度產生了細微的變化，對于精密的生產線而言，足以造成重大影響。生產線歷經一系列的調整與優(yōu)化，最終恢復正常運行，產品質量也有了顯著提高。而這一切的背后，皆離不開溫濕度傳感器精準的數(shù)據(jù)采集以及及時的反饋。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務說明

相關知識

任務實施

任務小結

任務測驗任務目標：素質目標1）培養(yǎng)學生養(yǎng)成科學嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；2）塑造學生的工匠精神；3）培養(yǎng)學生的自主學習能力和知識遷移能力。知識目標1）了解傳感器的基本概念和分類；2）熟悉傳感器的組成、工作原理和特性；3）掌握溫濕度傳感器在各個領域的應用。能力目標1）能夠編制溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集方案；2）能夠根據(jù)各應用場景進行傳感器的選型。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.3.2相關知識1.傳感器圖4-48

傳感器組成框圖（1）傳感器定義傳感器是一種檢測裝置，它能夠感受到被測量的信息，并將這些信息按照一定規(guī)律轉換成電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。①敏感元件敏感元件是傳感器中能直接感受或響應被測量的部分，是傳感器的核心部件。②轉換元件（2）傳感器組成轉換元件負責將敏感元件輸出的物理量信號轉換為電信號。傳感器主要由敏感元件、轉換元件、信號調理轉換電路三部分組成。如圖4-48所示。③信號調理轉換電路信號調理轉換電路是對轉換元件輸出的電信號進行進一步處理的部分。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）傳感器分類傳感器的分類方式多種多樣，如圖4-49所示。傳感器的分類方式多種多樣，不同的分類方式可以從不同的角度對傳感器進行描述和分類。在實際應用中，我們需要根據(jù)具體的需求和場景來選擇合適的傳感器。圖4-49

傳感器分類方式"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術2.溫濕度傳感器（1）溫濕度傳感器定義溫濕度傳感器是能同時測量感知環(huán)境溫度和濕度參數(shù)的電子裝置，融合了兩種傳感器功能，通過內置元件將信息轉化為電信號等，實現(xiàn)實時準確監(jiān)測。如圖4-50所示為常見的溫濕度傳感器。圖4-50

溫濕度傳感器"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（2）溫濕度傳感器類型根據(jù)輸出信號不同，溫濕度傳感器可以分為溫濕度模擬量型傳感器、RS485型溫濕度傳感器和網(wǎng)絡型溫濕度傳感器等。①溫濕度模擬量型傳感器②RS485型溫濕度傳感器③網(wǎng)絡型溫濕度傳感器測環(huán)境溫濕度，輸出模擬信號，通過內置元件感知環(huán)境溫濕度，

集成溫濕度感知、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡通能與多種模擬量輸入設備連接，做后

并轉換為數(shù)字信號經RS485接口，

信功能的智能傳感器。如圖4-53所示。續(xù)處理、顯示和控制。如圖4-51所示。

與外部設備通信交換數(shù)據(jù)。如圖4-52所示。圖4-51

溫濕度模擬量型傳感器圖4-52

RS485型溫濕度傳感器圖4-53

網(wǎng)絡型溫濕度傳感器"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）應用場景溫濕度傳感器的應用非常廣泛，幾乎涵蓋了所有需要監(jiān)測和控制環(huán)境溫濕度的領域，如圖4-54所示。①環(huán)境監(jiān)測②農業(yè)生產⑤交通運輸⑥氣象預報③工業(yè)制造④醫(yī)療保健⑦安全環(huán)保圖4-54

溫濕度傳感器應用場景"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術3.傳感器選型傳感器選型如圖4-55所示。傳感器選型是一個綜合考慮多個因素的過程，需要根據(jù)具體應用場景進行權衡和選擇。圖4-55

傳感器選型"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.3.3任務實施1．實訓設備及工具（1）工業(yè)數(shù)據(jù)采集實訓臺（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺（3）工業(yè)連接網(wǎng)關1臺（4）溫濕度傳感器1臺（5）RS485轉USB數(shù)據(jù)線1根（6）香蕉插頭測試線2根（7）SL2.4一字螺絲刀1把（8）40CM長0.3mm2黑色數(shù)據(jù)線1根（9）40CM長0.3mm2白色數(shù)據(jù)線1根"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術2.溫濕度模塊數(shù)據(jù)采集任務實施步驟（1）步驟1：電氣連接及調試①電源連接及檢查工業(yè)連接網(wǎng)關電源連接及檢查a.將24V電源線（棕色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關電源正極口（V+口）。b.將0V電源線（黑色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關電源負極口（V-）。c.用萬用電表蜂鳴擋檢查工業(yè)連接網(wǎng)關電源是否短路。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②信號連接及檢查a.溫濕度模塊配置RS485連接（a）溫濕度模塊的通訊口（A、B）已經集成到下方的端子排上了，只需要用兩根香蕉插頭測試線分別將溫濕度模塊的通訊接口A口（標號為WSD-A）連接RS485調試端子臺右邊的RS485-A，B口（標號為WSD-B）連接RS485調試端子臺右邊的RS485-B。（b）用RS485轉USB數(shù)據(jù)線DB9公頭插入RS-485端子臺調試母頭，USB端連接電腦。b.工業(yè)連接網(wǎng)關與溫濕度模塊通訊連接工業(yè)連接網(wǎng)關的RS485通訊接口（標號為：IB-A1、IB-B1）已經集成到下方的端子排中，只需要用兩根香蕉插頭測試線分別將溫濕度模塊的通訊接口A口（標號為WSD-A）連接下方的端子排的工業(yè)連接網(wǎng)關的通訊接口A口（標號為IB-A1），溫濕度模塊的通訊接口B口（標號為WSD-B）連接下方的端子排的工業(yè)連接網(wǎng)關的通訊接口B口（標號為IB-B1）。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術溫濕度模塊與工業(yè)網(wǎng)關連接示意圖如圖3-56所示。圖3-56

溫濕度模塊與工業(yè)網(wǎng)關連接示意圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（2）步驟2：溫濕度模塊參數(shù)配置溫濕度模塊Modbus通訊參數(shù)配置①打開電腦的設備管理器，查看電腦為RS485轉USB數(shù)據(jù)線分配的串口號。②打開溫濕度變送器的配置工具，RS485ControlV21。如圖3-57所③設置Modbus通訊參數(shù)配置、波特率和地址，其中溫濕度模塊的示。校驗位、數(shù)據(jù)位、停止位出廠默認為8N1，不可修改。如圖3-58所示。④點擊右上角關閉，溫濕度模塊通訊參數(shù)配置完成。圖3-58

設置Modbus通訊參數(shù)配置、波特率和地址圖3-57

RS485ControlV21"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）步驟3：工業(yè)連接網(wǎng)關配置①工業(yè)連接網(wǎng)關數(shù)據(jù)采集配置圖3-59

輸入工業(yè)連接平臺IP和端口a.打開電腦瀏覽器（默認使用谷歌瀏覽器），在網(wǎng)址欄輸入工業(yè)連接平臺IP和端口，例如：“11:9882”，其中9882為固定端口。如圖3-59所示。b.在工業(yè)連接平臺登錄界面中，輸入工業(yè)連接平臺賬號和密碼，admin+Root@LinkADMIN123。如圖3-60所示。圖3-60

工業(yè)連接平臺登錄界面"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術c.打開設備管理下拉菜單，點擊設備列表，點擊創(chuàng)建，新建設備數(shù)采連接。如圖3-61所示。d.設備名稱只能使用包含0-9,a-z,A-Z,-，_的字符組合，例如WSD，描述可使用中文，例如溫濕度模塊。在數(shù)采配置中，設備協(xié)議為ModbusRTU協(xié)議，站號填寫上述配置溫濕度模塊的ID地址，端口號選擇/dev/ttyS4，波特率為9600，其余參數(shù)按默認配置。填寫完后點擊確定。如圖3-62所示。圖3-61

新建設備數(shù)采設備連接圖3-62

數(shù)采參數(shù)配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②數(shù)據(jù)采集點表配置a.選擇剛剛創(chuàng)建的溫濕度模塊設備連接，點擊詳情，進入采集點表配置界面。圖3-63所示為采集點表配置界面。圖3-63

采集點表配置界面"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術b.點擊添加點位，新建IO點，填寫名稱，例如采集溫度值則填寫T1，名稱只能使用包含0-9,a-z,A-Z,-，_，描述可以填寫中文，通過溫濕度模塊默認數(shù)據(jù)點表可知，A相電壓存儲在保持寄存區(qū)，因此用03號功能碼，數(shù)據(jù)地址為1，數(shù)據(jù)類型為WORD（無符號短整型），其他數(shù)據(jù)點表按此類推。圖3-64所示為新建IO點。圖3-64

新建IO點"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術c.點擊確定，溫濕度模塊采集點位配置完成。如圖3-65所示。圖3-65

溫濕度模塊采集點位配置完成d.點擊啟用按鈕，工業(yè)連接網(wǎng)關開始采集溫濕度模塊數(shù)據(jù)。如圖3-66所示。圖3-66

工業(yè)連接網(wǎng)關開始采集溫濕度模塊數(shù)據(jù)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（4）步驟4：工業(yè)連接網(wǎng)關數(shù)據(jù)驗證①工況監(jiān)控點擊數(shù)據(jù)服務下拉菜單，點擊工況監(jiān)控。如圖3-67所示。圖3-67

工況監(jiān)控"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②數(shù)據(jù)采集核驗選中溫濕度模塊設備，驗證溫濕度模塊數(shù)據(jù)采集是否成功和正確。如圖3-68所示。圖3-68

驗證溫濕度模塊數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.3.4任務小結"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務4.4：遠程無線模塊數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務說明

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任務實施

任務小結

任務測驗4.4.1任務說明任務描述傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)采集方式不僅布線復雜、維護成本高，而且難以適應生產線快速調整的需求。而遠程無線模塊數(shù)據(jù)采集技術，則能夠通過無線信號實時傳輸生產數(shù)據(jù)，包括設備運行狀態(tài)、生產效率、產品質量參數(shù)等，為管理層提供即時、全面的生產信息。在得到公司高層的大力支持后，周工帶領團隊開始了緊鑼密鼓的籌備工作。他們首先選擇了市場上最先進的遠程無線數(shù)據(jù)采集模塊，這些模塊體積小、功耗低、傳輸距離遠，非常適合在復雜的工業(yè)環(huán)境中使用。隨后，團隊對生產線上的每一臺設備進行了改造，確保每一道工序的數(shù)據(jù)都能被準確捕捉并傳輸至中央控制系統(tǒng)。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務說明

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任務實施

任務小結

任務測驗任務目標：素質目標1）培養(yǎng)學生整合知識和歸納總結的能力；2）塑造學生良好地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力；3）培養(yǎng)學生的自主學習能力和知識遷移能力。知識目標1）了解WiFi無線通信傳輸技術；2）熟悉LoRa終端與LoRa通信傳輸與數(shù)據(jù)采集組網(wǎng)方式；3）掌握LoRa通信協(xié)議以及通信參數(shù)配置。能力目標1）能夠根據(jù)實際應用場景完成遠程IO模塊選型；2）能夠正確安裝遠程I/O模塊工具軟件。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.4.2相關知識1.無線通信技術（1）無線通信原理無線通信原理是將信息轉換成無線信號，然后通過空氣等介質傳輸?shù)浇邮斩耍⒃俅无D換為可識別的信息。無線通信包括調制、傳輸、接收、解調。如圖4-69所示。圖4-69

無線通信原理"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（2）無線通信技術類型目前，主流的無線通信技術包括藍牙、WiFi、Zigbee、LoRa、NFC、RFID等。主流無線通信技術不同如下表4-5。表4-5

主流無線通信技術的不同技術藍牙工作頻段2.4GHz的ISM頻

體積小、易集成，低功耗、適用

廣泛應用于智能手機、筆記本電腦、智范圍廣、抗干擾能力較好

能手表、智能音響等設備特點應用段WiFi2.4GHz和5GHz

無線接入、高速傳輸、建設便捷、網(wǎng)絡媒體、掌上設備、日常休閑等覆蓋范圍廣Zigbee

2.4GHz低功耗、可靠性高、低成本、低

智能家居、工業(yè)自動化、智能交通、醫(yī)時延、低數(shù)據(jù)量、網(wǎng)絡容量大、

療保健等領域高保密性、全球通用性和開放性好傳輸距離遠、低功耗、低成本LoRaISM頻段433MHz、868MHz、915MHz等13.56MHz智慧城市、工商業(yè)管理、農林漁牧等領域NFCRFID通信距離短、使用頻繁包括低頻、高

快速掃描、體積小、形狀多樣化、工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控頻、超高頻

可重復使用

制管理、防偽等領域支付應用、安防應用、標簽應用"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）工業(yè)無線通信技術應用工業(yè)無線通信技術在工業(yè)領域有廣泛應用，如圖4-70所示。①工業(yè)自動化控制③遠距離設備管理④高危環(huán)境通信②移動設備通信圖4-70

工業(yè)無線通信技術的應用"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術2.WiFi通信協(xié)議（1）WiFi技術簡介WiFi技術，是一種基于IEEE802.11系列標準的無線局域網(wǎng)技術，用于無線數(shù)據(jù)傳輸和連接設備。（2）技術特點WiFi技術特點如圖4-71所示。圖4-71

WIFI技術特點"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）WiFi的標準和速率WiFi技術遵循IEEE802.11系列標準，涵蓋多個版本，諸如802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac、802.11ax等。這些標準對無線網(wǎng)絡的各個方面進行了規(guī)范定義，包括頻率范圍、傳輸速率、頻道寬度、安全性等。不同版本W(wǎng)IFI的標準和速率如下表4-6所示。表4-6

不同版本W(wǎng)iFi的標準和速率版本頻段5GHz2.4GHz2.4GHz2.4GHz和5GHz頻段5GHz2.4GHz和5GHz傳輸速率802.11a802.11b802.11g802.11n802.11ac802.11ax最高54Mbps最高11Mbps最高54Mbps最高600Mbps最高1Gbps最高11Gbps"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（4）WiFi的組網(wǎng)結構在WiFi組網(wǎng)中，比較常見且典型的結構分類方式主要有以下4種。①一對多模式一個中央設備（如無線路由器或接入點）充當網(wǎng)絡的核心，多個終端設備與之相連，具有集中控制和管理的特點。如圖4-72所示。圖4-72

一對多模式圖②點對點模式結構簡單直接，兩個或多個設備直接相互連接，無需中央設備介入。如圖4-73所示。圖4-73

點對點模式圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術③Mesh網(wǎng)絡模式多個節(jié)點（可以是AP或終端設備）之間相互連接，形成一個多跳的網(wǎng)絡。如圖4-74所示。圖4-74

Mesh組網(wǎng)模式圖④無線橋接模式用于連接兩個或多個獨立的無線網(wǎng)絡，擴展網(wǎng)絡覆蓋范圍。如圖4-75所示。圖4-75

無線橋接組網(wǎng)模式圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術3.LoRa通信協(xié)議（1）LoRa技術簡介LoRa是一種專為物聯(lián)網(wǎng)設計的無線通信技術，在物聯(lián)網(wǎng)架構中，LoRa處于物聯(lián)網(wǎng)的無線終端感知層和網(wǎng)絡傳輸層。（2）LoRa技術特點LoRa技術特點如圖4-76所示。圖4-76

LoRa技術特點"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）LoRa技術應用LoRa技術在物聯(lián)網(wǎng)領域得到了廣泛應用。①智能城市對于城市基礎設施應用而言，LoRa技術能夠讓日常生活中的連接照明、廢物清除、車輛服務等變得更加智能。如圖4-77。a.智能路燈。b.智能停車。c.智能交通。圖4-77

LoRa技術應用于智能城市"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②智慧農業(yè)由于LoRa技術具有低功耗、遠距離特性和良好的無線質量，所以通過使用LoRa傳感器能夠將信號從農場發(fā)送至云，用戶便能利用信號數(shù)據(jù)改善運營，構建出一個龐大的智慧農業(yè)網(wǎng)絡體系，從而改善農業(yè)狀況。如圖4-78。a.土壤水分檢測。b.LoRa生物識別傳感器。c.監(jiān)測水質。圖4-78

LoRa技術應用于智慧農業(yè)"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術③智慧醫(yī)療LoRa技術適用于醫(yī)療應用，改善醫(yī)療保健和民生。LoRa技術用于檢測食物溫度，防止食物變質、減少浪費，保障食品安全。如圖4-79。除了以上的場景外，LoRa技術還可以應用于智能家居、建筑設備、家庭安全、智能工業(yè)、智能計量、供應鏈和物流等領域。圖4-79

LoRa技術應用于智慧醫(yī)療"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（4）LoRaWANLoRaWAN是一種專為低功耗廣域網(wǎng)設計的無線通信協(xié)議，旨在實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設備之間的長距離、低功耗通信。①LoRaWAN網(wǎng)絡架構a.LoRaWAN網(wǎng)絡架構組成LoRaWAN網(wǎng)絡架構主要由四部分組成。如圖4-80所示。（a）終端節(jié)點（b）基站（c）網(wǎng)絡服務器

（d）應用服務器圖4-80

LoRaWAN網(wǎng)絡架構組成"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術b.LoRa網(wǎng)絡架構圖LoRa聯(lián)盟推薦的LoRa網(wǎng)絡架構圖為4-81。該云平臺能夠從應用服務器中分離出來，位于LoRa的核心網(wǎng)和應用服務器之間，且可以與LoRa的核心網(wǎng)共同部署。*LoRaNode是LoRa終端節(jié)點*Concentrator是實現(xiàn)對LoRa終端節(jié)點提供接入和匯聚功能的LoRa基站*NetworkServer是LoRa的核心網(wǎng)*ApplicationServer由不同業(yè)務領域的服務器組成，并通過Web或手機接入的方式向用戶提供業(yè)務服務圖4-81

LoRa網(wǎng)絡架構圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②LoRa和LoRaWAN區(qū)別如果把LoRa視作一種語言，那么LoRaWAN就是一套語法規(guī)則。LoRa是一種專有的調制技術。LoRaWAN是基于LoRa技術構建的一種網(wǎng)絡協(xié)議規(guī)范。LoRaWAN為LoRa技術的應用提供了一個標準化的框架，使不同廠家的設備能夠相互兼容和交互。LoRa和LoRaWAN兩者相互配合，共同為物聯(lián)網(wǎng)中的低功耗、遠距離通信提供支撐。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.4.3任務實施1．實訓設備及工具（1）工業(yè)數(shù)據(jù)采集實訓臺（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺（3）RJ45網(wǎng)線2根（4）LoRa無線網(wǎng)關1臺（5）工業(yè)連接網(wǎng)關1臺"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術2.遠程無線模塊數(shù)據(jù)采集任務實施步驟（1）步驟1：電氣連接及調試①工業(yè)連接網(wǎng)關電源連接及檢查a.將24V電源線（棕色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關電源正極口（V+口）。b.將0V電源線（黑色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關電源負極口（V-）。c.用萬用電表蜂鳴擋檢查工業(yè)連接網(wǎng)關電源是否短路。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②信號連接及檢查a.工業(yè)連接網(wǎng)關需要與LoRa無線網(wǎng)關組網(wǎng)才能采集到網(wǎng)關的數(shù)據(jù)，因此，工業(yè)連接網(wǎng)關與LoRa無線網(wǎng)關組網(wǎng)之前，需要確認LoRa無線網(wǎng)關的IP地址是否與工業(yè)連接網(wǎng)關的IP地址在同一個網(wǎng)段下，否則不能組網(wǎng)。b.如果工業(yè)連接網(wǎng)關的兩個網(wǎng)口都不在LoRa無線網(wǎng)關的IP地址的網(wǎng)段下，則需要對工業(yè)連接網(wǎng)關的IP地址進行修改。本實訓平臺的LoRa無線網(wǎng)關默認地址是0，因此可不需要修改工業(yè)連接網(wǎng)關的網(wǎng)口的IP。c.用一根RJ45連接工業(yè)連接網(wǎng)關的ETH2網(wǎng)口（默認地址08），另一端連接至交換機，再用兩根網(wǎng)線，分別把LoRa無線網(wǎng)關至交換機和電腦至交換機連接起來。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術LoRa無線網(wǎng)關與工業(yè)連接網(wǎng)關連接示意如圖3-82。圖3-82

LoRa無線網(wǎng)關與工業(yè)連接網(wǎng)關連接示意圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（2）步驟2：LoRa無線網(wǎng)關數(shù)據(jù)點表梳理本實訓平臺LoRa無線網(wǎng)關數(shù)據(jù)點表3-7，數(shù)據(jù)標識規(guī)劃及定義如下。表3-7

LoRa無線網(wǎng)關數(shù)據(jù)點表標識序號名稱倉位有料（光電傳感器）數(shù)據(jù)類型地址IN11234BoolBoolBoolBoolIN1IN2IN3IN425261624OUT1

三色燈_綠燈

BoolOUT1OUT2OUT3OUT4BoolBoolBool"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）步驟3：工業(yè)連接網(wǎng)關數(shù)采配置①LoRa無線網(wǎng)關Modbus通訊參數(shù)配置圖3-83

Lora收發(fā)模塊與電腦連接通訊a.使用USB轉RS485轉換器將Lora收發(fā)模塊與電腦連接通訊，如圖3-83所示。b.打開AMX_MDLORAv20.exe工具對Lora采集模塊進行配置；將串口配置后，點擊“開始掃描”。如圖3-84所示。圖3-84

AMX_MDLORAv20.exe工具對Lora采集模塊進行配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術c.將無線收發(fā)頻率配置后分別點擊發(fā)送，如圖3-85所示。d.線串口透傳模塊配置。如圖3-86所示。e.使用PC通過USB轉485轉換器連接Lora無線收發(fā)模塊。3-85無線收發(fā)頻率配置并發(fā)送圖圖3-86

線串口透傳模塊配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術圖3-87

AMXLoraTool.exe工具對Lora收發(fā)模塊進行配置f.打開AMXLoraTool.exe工具對Lora收發(fā)模塊進行配置。將串口配置后，點擊“打開串口”后再點擊“進入命令模式”。如圖3-87所示。g.將無線收發(fā)頻率配置后分別點擊發(fā)送。如圖3-88所示。圖3-88

無線收發(fā)頻率配置后并發(fā)送"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②工業(yè)連接網(wǎng)關通訊配置a.用RJ45網(wǎng)線連接電腦與工業(yè)連接網(wǎng)關ETH1網(wǎng)口，修改電腦IP地址與連接的工業(yè)連接網(wǎng)關的網(wǎng)口的IP地址在同一個網(wǎng)段下，否則無法連接。提醒：工業(yè)連接網(wǎng)關4個網(wǎng)口IP地址不同，若是連接工業(yè)連接網(wǎng)關1號網(wǎng)口（默認地址11），需修改電腦IP地址在211.211.211.X網(wǎng)段下（X值不可為245，不可與工業(yè)連接網(wǎng)關網(wǎng)口IP地址沖突）。b.檢查電腦與工業(yè)連接網(wǎng)關是否連接成功。同時按住電腦鍵盤win+R鍵，輸入cmd點擊確定，輸入ping11（此處為所連接的工業(yè)連接網(wǎng)關網(wǎng)口的默認地址），按回車，若顯示圖3-89內容則表示連接成功。圖3-89

連接成功顯示"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術③工業(yè)連接網(wǎng)關數(shù)據(jù)采集配置a.打開電腦瀏覽器（默認使用谷歌瀏覽器），在網(wǎng)址欄輸入工業(yè)連接平臺IP和端口，例如：“11:9882”，其中9882為固定端口。如圖3-90所示。圖3-90

網(wǎng)址欄輸入工業(yè)連接平臺IP和端口b.在工業(yè)連接平臺登錄界面中，輸入工業(yè)連接平臺賬號和密碼，admin+Root@LinkADMIN123，如圖3-91所示。圖3-91

輸入工業(yè)連接平臺賬號和密碼"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術c.打開設備管理下拉菜單，點擊設備列表，點擊創(chuàng)建，新建設備數(shù)采連接。如圖3-92所示。d.設備名稱只能使用包含0-9,a-z,A-Z,-，_的字符組合，例如LoRa，描述可使用中文，例如LoRa無線網(wǎng)關。在數(shù)采配置中，設備協(xié)議為ModbusRTU協(xié)議，站號填寫上述配置LoRa無線網(wǎng)關的ID地址，端口號選擇/dev/ttyS4，波特率為9600，其余參數(shù)按默認配置。填寫完后點擊確定。如圖3-93所示。圖3-92

新建設備數(shù)采連接e.點擊確定，LoRa無線網(wǎng)關數(shù)據(jù)采集參數(shù)配置完成。圖3-93

LoRa參數(shù)配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術④數(shù)據(jù)采集點表配置a.選擇剛剛創(chuàng)建的LoRa無線網(wǎng)關設備連接，點擊詳情，進入采集點表配置界面。如圖3-94所示。圖3-94

采集點表配置界面"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術b.點擊添加點位，新建IO點，填寫名稱，例如輸入通道1則填寫IN1，名稱只能使用包含0-9,a-z,A-Z,-，_，描述可以填寫中文，通過LoRa無線網(wǎng)關的默認數(shù)據(jù)點表可知，輸入通道1在輸入寄存區(qū)，因此用02號功能碼，數(shù)據(jù)地址為0，數(shù)據(jù)類型為bool（布爾型），其他數(shù)據(jù)點表按此類推。如圖3-95所示。圖3-95

新建IO輸入點"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術c.點擊添加點位，新建IO點，填寫名稱，例如輸出通道1則填寫OUT1，名稱只能使用包含0-9,a-z,A-Z,-，_，描述可以填寫中文，通過LoRa無線網(wǎng)關的默認數(shù)據(jù)點表可知，輸出通道1在輸出寄存區(qū)，因此用05號功能碼，數(shù)據(jù)地址為0，數(shù)據(jù)類型為bool（布爾型），其他數(shù)據(jù)點表按此類推。如圖3-96所示。圖3-96

新建IO輸出點"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（4）步驟4：數(shù)據(jù)核驗①工況監(jiān)控點擊數(shù)據(jù)服務下拉菜單，點擊工況監(jiān)控。如圖3-98所示。圖3-98

點擊工況監(jiān)控"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②數(shù)據(jù)采集核驗選中LoRa無線網(wǎng)關設備，驗證LoRa無線網(wǎng)關數(shù)據(jù)采集是否成功和正確，如圖3-99所示。圖3-99

驗證LoRa無線網(wǎng)關數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.4.4任務小結"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務4.5：PLC控制器數(shù)據(jù)采集"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務說明

相關知識

任務實施

任務小結

任務測驗4.5.1任務說明任務描述某一天經理把負責的李工叫到辦公室：“之前的工作完成得不錯，接下來要面對PLC控制器。”通過前面任務的學習，我們已經充分了解了采集條形碼、RFID、溫濕度傳感器以及LoRa無線網(wǎng)關，接下來學習較為復雜的西門子PLC設備數(shù)據(jù)采集。與之前相比，采集數(shù)據(jù)的個數(shù)從單一變?yōu)閮蓚€，進而變?yōu)槎鄠€。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術任務說明

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任務實施

任務小結

任務測驗任務目標：素質目標1）培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；2）引導學生體驗工作的成就感，樹立熱愛勞動意識；3）培養(yǎng)學生舉一反三的學習能力。知識目標1）了解S7-1200PLC結構及各模塊性能；2）熟悉S7-1200PLC各模塊接線規(guī)則；3）掌握PLC基礎邏輯指令的用法。能力目標1）能夠掌握西門子控制器簡單編程的操作步驟；2）能夠利用S7-1200PLC進行數(shù)據(jù)采集。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.5.2相關知識1.S7-1200PLC及其相關部件（1）認識S7-1200PLC①S7-1200PLC簡介S7-1200PLC是西門子公司推出的一款PLC，主要面向簡單而高精度的自動化任務。S7-1200PLC設計緊湊、組態(tài)靈活、擴展便捷、功能強大，可用于控制各種各樣的設備以滿足自動化需求。如圖4-100所示。圖4-100

S7-1200PLC"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②S7-1200PLC的特點a.高度集成的工程組態(tài)系統(tǒng)圖4-101

TiaPortal典型應用TiaPortal典型應用如圖4-101所示。b.集成化用戶環(huán)境TiaPortal通過兩種不同的視圖營造了友好的集成化用戶環(huán)境。Portal視圖和項目視圖如圖4-102所示。圖4-102

Portal視圖和項目視圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術c.集成可視化控制在同一個項目中組態(tài)和編程，人機界面可以直接使用S7-1200PLC的變量。S7-1200PLC變量表如圖4-103所示。d.集成PROFINET接口S7-1200PLC在CPU模塊上集成了一個工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET接口，使得編程過程、調試過程、PLC和人機界面的操作、運行及與第三方設備的通信均可采用工業(yè)以太網(wǎng)進行。如圖4-104所示。圖4-103

S7-1200PLC變量表圖4-104

S7-1200PLC集成PROFINET接口"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術e.嵌入CPU模塊本體的信號板信號板嵌入在CPU模塊的前端，具有兩個數(shù)字量輸入/輸出接口或者一個模擬量輸出，能夠在不增加CPU模塊占用空間的前提下擴展CPU的控制能力。如圖4-105所示。f.高速輸入/輸出具有6個高速計數(shù)器（3個100KHz和3個30KHz）、兩個脈寬調制輸出（PWM）和兩個脈沖串（PTO）。g.PID功能16個PID控制回路，支持自適應的快速功能塊、PID自動調節(jié)功能。h.庫功能圖4-105

信號板通過庫功能能夠在同一個項目和其他已有項目中調用或移植使用項目的組成部分。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（2）S7-1200PLC硬件模塊①S7-1200PLC組成S7-1200PLC主要由CPU模塊、通信模塊（CM）、信號模塊（SM）和信號板（SB）及各種附件組成。如圖4-106所示。圖4-106

S7-1200PLC組成"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術a.CPU模塊CPU將微處理器、集成電源、輸入和輸出電路、內置PROFINET、高速運動控制I/O以及板載模擬量輸入組合到一個設計緊湊的外殼中，形成功能強大的控制器。b.通信模塊（CM）S7-1200PLC的CPU最多可以添加三個通信模塊，支持PROFIBUS主從站通信，RS485和RS232通信模塊為點對點的串行通信提供連接及I/O連接主站。如圖4-107所示。圖4-107

通信模塊"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術c.信號板（SB）和信號模塊（SM）圖4-108

信號板如果只需少數(shù)輸入/輸出的情況下，可以使用信號板（SB）。通過信號板可以對S7-1200PLC進行擴展，而不增加所需安裝空間。信號板如圖4-108所示。信號模塊（SM）安裝在CPU模塊的右側，使信號模塊的總線連接器伸到CPU中，即為信號模塊建立了機械和電氣連接。信號模塊如圖4-109所示。圖4-109

信號模塊"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）S7-1200PLC的型號S7-1200PLC目前有5款CPU，CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C、CPU1217C。根據(jù)電源信號和輸入輸出信號的類型，除了CPU1217C只有一種類型以外其余四款CPU各有三種型號。5款CPU本機自帶數(shù)字量、模擬量輸入輸出點數(shù)有所差異，如圖4-110所示。圖4-110

5款不同類型的S7-1200PLC對比圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術2.S7-1200PLC的接線（1）S7-1200PLC的接線規(guī)則①端子塊允許的線徑為0.3-2mm2；

②端子塊允許的最大力矩為0.56N·m。（2）S7-1200PLCCPU接線①CPU1214CAC/DC/Relay

CPU1214CAC/DC/Relay接線如下圖4-111所示。圖4-

111

CPU1214C

AC/DC/Relay接線圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②CPU1214CDC/DC/DC③CPU1214CDC/DC/RelayCPU1214CDC/DC/DC接線如下圖4-112所示。CPU1214CDC/DC/Relay接線如下圖4-113所示。圖4-112

CPU1214CDC/DC/DC接線圖圖4-113

CPU1214CDC/DC/Relay接線圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）S7-1200PLC信號板接線②DI/DQ信號板的接線SB1223DI/DQ信號板有2個輸入、2個晶體管輸出，DI/DQ信號板的接線如圖4-115所示。③AQ信號板的接線SB1232

AQ信號板有1個模擬量輸出，AQ信號板的接線如圖4-116所示。①DQ信號板的接線SB1222DQ信號板有4個晶體管輸出，如圖4-114所示。圖4-114

SB1222DQ信號板的接線圖4-115

SB1223DI/DQ信號板的接線圖4-116

SB1232

AQ信號板的接線"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術3.S7-1200PLC的邏輯應用（1）位邏輯指令位邏輯指令見表4-9所示。表4-9

位邏輯指令表①常開觸點與常閉觸點常開觸點在指定的位為1時閉合，0時斷開。常閉觸點在指定的位為l時斷開，0時閉合。②NOT取反觸點NOT觸點用來轉換能流輸入的邏輯狀態(tài)。③輸出線圈線圈通電時寫入1，斷電時寫入0。④置位/復位指令置位指令將指定的地址位置位為1并保持。復位指令將指定的地址位復位為0并保持。PLC常用的位邏輯指令除了所列舉的指令之外，還涵蓋了置位優(yōu)先鎖存器與復位優(yōu)先鎖存器、邊沿檢測觸點指令、邊沿檢測線圈指令等指令。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術表4-10

定時器指令表梯形圖線圈

說明梯形圖功能框TP定時器可生成具有預設寬度時間的脈沖。（2）定時器指令S7-1200PLC有4種定時器。①脈沖定時器（TP）。TON定時器在預設的延時過后將輸出Q設置為ON。②接通延時定時器（TON）。③斷開延時定時器（TOF）。④保持型接通延時定時器（TONR）。定時器指令格式如表4-10。TOF定時器在預設的延時過后將輸出Q重設為OFF。TONR定時器在預設的延時過后將輸出Q設置為ON。在使用R輸入重置經過的時間之前，會跨越多個定時時段一直累加經過的時間。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）計數(shù)器指令S7-1200PLC有3種計數(shù)器：加計數(shù)器（CTU），減計數(shù)器（CTD）和加減計數(shù)器（CTUD）。①加計數(shù)器指令（CTU）參數(shù)CU的值從0變?yōu)?時，CTU使計數(shù)值加1，直到CV達到指定的數(shù)據(jù)類型的上限值，此后，CU狀態(tài)的變化，CV值不再增加。如圖4-117所示。②減計數(shù)器指令（CTD）圖4-117

加計數(shù)器指令圖4-118

減計數(shù)器指令參數(shù)CD的值從0變?yōu)?時，CTD使計數(shù)值減1。如果參數(shù)CV(當前計數(shù)值)的值等于或小于0，則計數(shù)器輸出參數(shù)Q=1。如圖4-118所示。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術③加減計數(shù)器指令（CTUD）加計數(shù)（CU）或減計數(shù)（CD）輸入的值從0跳變?yōu)?時，CTUD會使計數(shù)值加1或減1。如果參數(shù)CV（當前計數(shù)值）的值大于或等于參數(shù)PV（預設值）的值，則計數(shù)器輸出參數(shù)QU=1。如果參數(shù)CV的值小于或等于零，則計數(shù)器輸出參數(shù)QD=1。如圖4-119所示。圖4-119

加減計數(shù)器指令"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術4.5.3任務實施1．實訓設備及工具（1）工業(yè)數(shù)據(jù)采集實訓臺（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺（3）RJ45網(wǎng)線2根（4）S7-1200PLC1臺（5）工業(yè)連接網(wǎng)關1臺"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術2.PLC控制器數(shù)據(jù)采集任務實施步驟（1）步驟1：電氣連接及調試①工業(yè)連接網(wǎng)關電源連接及檢查a.將24V電源線（棕色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關電源正極口（V+口）。b.將0V電源線（黑色）連接工業(yè)連接網(wǎng)關電源負極口（V-）。c.用萬用電表蜂鳴擋檢查工業(yè)連接網(wǎng)關電源是否短路。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②工業(yè)連接網(wǎng)關網(wǎng)絡連接及檢查a.工業(yè)連接網(wǎng)關需要與PLC組網(wǎng)才能采集到網(wǎng)關的數(shù)據(jù)，因此，工業(yè)連接網(wǎng)關與PLC組網(wǎng)之前，需要確認PLC的IP地址是否與工業(yè)連接網(wǎng)關的IP地址在同一個網(wǎng)段下，否則不能組網(wǎng)。b.如果工業(yè)連接網(wǎng)關的兩個網(wǎng)口都不在PLC的IP地址的網(wǎng)段下，則需要對工業(yè)連接網(wǎng)關的IP地址進行修改。本實訓平臺的PLC默認地址是，因此可不需要修改工業(yè)連接網(wǎng)關的網(wǎng)口的IP。c.用一根RJ45連接工業(yè)連接網(wǎng)關的ETH2網(wǎng)口（默認地址08），另一端連接至交換機，再用兩根網(wǎng)線，分別把PLC至交換機和電腦至交換機連接起來。"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術PLC與工業(yè)連接網(wǎng)關連接示意圖如圖3-120。圖3-120

PLC與工業(yè)連接網(wǎng)關連接示意圖"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（2）步驟2：PLC數(shù)據(jù)點表梳理本實訓平臺PLC數(shù)據(jù)點表3-11，數(shù)據(jù)標識規(guī)劃及定義如下。表3-11

PLC數(shù)據(jù)點表序號

標識1

Start2

Stop3

Reset名稱數(shù)據(jù)類型

地址啟動按鈕停止按鈕復位按鈕BoolBoolBoolBoolBool%I0.0%I0.1%I0.2%I0.3%I0.44

Select_SA1

選擇開關5

ESTOP

急停開關Yellow_ligh6三色燈_黃

Bool%Q0.1t7

green_light

三色燈_綠

Bool8

Red_Light

三色燈_紅

Bool%Q0.2%Q0.3%MW10%MD12910設備啟動次數(shù)

Int設備開機率

Real"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術（3）步驟3：工業(yè)連接網(wǎng)關數(shù)采配置①西門子PLCS7通信協(xié)議解析a.S7通信協(xié)議是西門子公司用于其S7系列可編程邏輯控制器（PLC）的通信協(xié)議。它是一種二進制協(xié)議，用于在計算機或者網(wǎng)關和S7PLC之間進行通信。b.S7通信協(xié)議支持多種通信方式，包括串口、以太網(wǎng)和專用總線等。它可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)讀寫、程序下載、遠程診斷和監(jiān)控等功能，本例使用以太網(wǎng)的通信方式。c.S7通信協(xié)議具有高效性、穩(wěn)定性和安全性等特點，廣泛應用于自動化控制領域。圖3-84

AMX_MDLORAv20.exe工具對Lora采集模塊進行配置"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術②西門子PLCS7通信協(xié)議配置a.本實訓平臺的PLC的IP地址默認為，可用博圖軟件對PLC的IP地址進行修改。點擊設備組態(tài)，點擊PLC，在PROFINET目錄下的以太網(wǎng)地址中修改。如圖3-121所示。圖3-121

修改PLC的IP"以數(shù)據(jù)為眼，洞察工業(yè)深層奧秘，驅動產業(yè)升級！"工業(yè)數(shù)據(jù)采集技