《工业数字孪生建模与应用》2-2配置物联网关南向通道.pptx

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1、赋能万物 连接未来任任务务二二 配置物配置物联联网关南向通道网关南向通道 项项目二目二 接入配置物接入配置物联设备联设备工业数字孪生建模与应用赋能万物 连接未来任任务说务说明明01CONTENT赋能万物 连接未来任任务说务说明明本任务要求熟悉网关连接设备进行数据采集的主要方式及各自适用场景，能通过硬件设备模块进行网关南向通道及点表参数配置，能下发配置实现网关与设备联通。网关南向信号灯由黄转绿，代表网关与设备已联通可进行目标数据采集。赋能万物 连接未来知知识识准准备备02CONTENT赋能万物 连接未来知知识识准准备备通讯协议：又称通信规程，是指通讯双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据

2、格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。常见的工业通讯协议有Modbus、OPC。工工业业通信通信协议协议赋能万物 连接未来知知识识准准备备OPC（Object Linking and Embedding for Process Control）是一项应用于自动化行业及其他行业的数据安全交换可互操作性标准。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，OPC基金会负责该标准的开发和维护。在OPC出现以前，软件开发商需要开发大量的驱动程序来连接各类工控设备。即使设备做了微小改动，应用程序也可能需要重

3、写。OPC将访问现场设备的方式以标准接口的形式统一提供给客户，使得客户可以从硬件通信问题中解放出来，专注于软件功能。我们所熟知的OPC规范一般是指OPC Classic，被广泛应用于各个行业，包括制造业，楼宇自动化，石油和天然气，可再生能源和公用事业等领域。随着在制造系统以服务为导向架构的引入，如何重新定义架构来确保数据的安全性？这给OPC带来了新的挑战，也促使OPC基金会创立了新的架构-OPC UA（Unified Architecture），以满足这些需求。OPC UA将各个OPC Classic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。工工业业通信通信协议协议-OP

4、C UA赋能万物 连接未来知知识识准准备备Modbus是一种串行通信协议，是Modicon公司（现在的施耐德电气SchneiderElectric）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准，并且现在是工业电子设备之间常用的通信协议。Modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有如下几点：工工业业通信通信协议协议-Modbus通通讯协议讯协议 公开发表并且无版权要求；Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232485等（串口），还可以在各种介质上传输，如双绞线、光纤、无线等；Modbus的帧格式简单，通俗易懂好开发；可靠性好。

5、赋能万物 连接未来知知识识准准备备物物联联网关南向网关南向连连接接南向接口用来连接设备，连接的接口类型主要分无线和有线两类：南向接口无线接口有线接口常见的有ZigBee、LoRA、Wi-Fi、蓝牙等无线技术的接口。一般是工控机、PLC等设备控制器上的接口，包括以太网口、USB、RS232、RS485等有线接口。赋能万物 连接未来知知识识准准备备蓝蓝牙牙是一种短距离（通常小于10米）的无线通信技术，通常用于笔记本电脑、智能手机、车载系统、无线耳机，以及各种穿戴设备之间进行数据通信。蓝牙的特点 是：短距离、低功耗、低速率，适合在小范围构建起个人区域网络（PAN,Personal Area Netw

6、ork）。除了在个人穿戴和消费电子设备上广泛使用以外，蓝牙技术也被用于工业、医疗、汽车等领域，提供设备联网和诊断的便利。物物联联网关南向网关南向连连接接赋能万物 连接未来知知识识准准备备LoRa是一种窄带通信技术，它使用了非授权频段。LoRa在组网的时候，不需要运营商的支持，终端设备通过LoRa网关与局域网或者互联网连接 。LoRa可以用于企业建立广域的私有无线网络，连接企业场景中的各种物联网设备，设备与网关之间的距离可以达到2公里至10公里以上。物物联联网关南向网关南向连连接接赋能万物 连接未来知知识识准准备备Zigbee是一种短距离（10米至近百米）的无线网络技术，适合在室内环境连接终端设

7、备。Zigbee网络的下层协议遵从IEEE 802.15.4标准，上层协议由Zigbee组织定义规范，实现了传输安全性，以及应用层对节点之间通信的需求。Zigbee目前主要应用于工业自动化、楼宇自动化、仓储与物流、智能家居等包含较多联网设备的场景。物物联联网关南向网关南向连连接接赋能万物 连接未来知知识识准准备备点表点表点表属于自动化控制系统行业用语，是现场设备采集的各种变量点的列表集合。自动化控制中，也把变量点简称为点，点表大多与设备有关，用于表征系统内各个变量的使用情况，整个自动化控制系统的建设都是以点表中变量的描述和规定为基础而建设的。通常每个变量都会有对应的唯一的变量名、设备名、设备地

8、址、寄存器、寄存器地址等相关内容。赋能万物 连接未来任任务实务实施施03CONTENT任任务实务实施施1.整理工整理工业业机器人点表机器人点表操作步操作步骤骤：参考工业机器人点表示例，整理一份在本项目任务一所选工业机器人的点表信息。【说明】本表是一份相对完整的工业机器人点表，在系统中已经预设了部分采集点，其他采集点需要学员在后续的实操任务中添加。赋能万物 连接未来赋能万物 连接未来任任务实务实施施2.网关南向通道配置网关南向通道配置操作步操作步骤骤1：从课程详情页，进入硬件设备界面，单击本项目任务一创建的“工业机器人01-姓名”操作列的“查看”按钮。赋能万物 连接未来任任务实务实施施2.网关南

9、向通道配置网关南向通道配置操作步操作步骤骤2：单击网关图片右上角的“配置”按钮进入网关配置界面。【说明】工业机器人模板已预设南向通道配置信息供参考，同时支持按照选择的模板或自定义创建的工业设备实际信息进行相应修改。配置信息配置信息操作方式操作方式模板模板预设预设信息信息工控工控协议协议下拉选择ModbusTCP规约规约自动关联ModbusTCP分分类类选择工业机器人远远程地址程地址输入192168110远远程端口程端口输入102任任务实务实施施2.网关南向通道配置网关南向通道配置操作步操作步骤骤3：查看工业机器人的南向通道信息配置，如表所示。【说明】本书中南向通道信息配置中的“工控协议”选择工

10、业中常用的Modbus TCP协议，但在实际工业应用中，需要按照所选设备的工控协议来选择。规约：与工控协议一一对应，平台会自动带出。远程端口：服务器所有应用通信都是通过对应的端口建立的，端口范围是1-65535，window服务器默认远程管理服务端口是3389，为了增强安全性，一般在机房进行服务器租用的用户都会修改默认3389端口。远程地址：通过远程终端登录远程设备或系统所需要的地址。远程终端地址一般分为专用地址、广播地址和公用地址。赋能万物 连接未来赋能万物 连接未来任任务实务实施施操作步操作步骤骤1：单击“点表参数（南向）”，查看工业机器人模板预置点表参数信息。3.网关南向点表参数配置网关

11、南向点表参数配置赋能万物 连接未来任任务实务实施施操作步操作步骤骤2：单击“新增采集点”按钮，添加新的采集点。3.网关南向点表参数配置网关南向点表参数配置参数参数名称名称单单位位数数据据类类型型寄寄存存器器类类型型寄寄存存器器地地址址位位偏偏移移地地址址读读写写要要求求数数据据说说明明模模拟拟规规则则频频率率数数据据设设值值起起始始值值结结束束值值步步长长程序程序是否是否错误错误/Boolean数据寄存器DB1005.40只读回放40S0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1/关关节节点点1马马达达电电流流ANumber数据寄存器DB1005.234只读随机5S/0200/关关节节点点6马马

12、达达电电流流ANumber数据寄存器DB1005.304只读随机5S/0200/故障故障复位复位/Boolean数据寄存器DB1005.314 读写恒定5S0/赋能万物 连接未来任任务实务实施施操作步操作步骤骤3：在弹出来的对话框中，填写内容按照表2-2-3工业机器人点表参数信息进行填写，逐项进行采集点添加，完成后单击“确定”按钮保存。3.网关南向点表参数配置网关南向点表参数配置表2-2-3 工业机器人点表参数信息任任务实务实施施【说明】“新增采集点”中的规则类型，频率，数据设值，是用来模拟设备在真实环境运行作业时，通过网关按一定频率采集指定参数数据情况。有如下补充说明：采集点寄存器地址是唯一

13、的，本书提供的寄存器地址均为预设，实际工业应用中，应按照网关分配的寄存器地址来填写。规则类型：恒定，回放，渐变，随机。这些规则类型说明如下：恒定：为参数固定赋予数据设值中输入的数值。回放：将数据设值中输入的一系列数值按采集频率顺次循环赋予参数指定数。渐变：数据设值中录入起始值、结束值及步长，按采集频率从起始值以步长值赋予参数数值，到结束值后返回起始值开始。随机：数据设值中录入起始值、结束值，按采集频率在起始与结束值范围内任意赋予参数数值。频率：1S，5S，10S，20S等，可根据具体数据要求选择。赋能万物 连接未来3.网关南向点表参数配置网关南向点表参数配置赋能万物 连接未来任任务实务实施施3

14、.网关南向点表参数配置网关南向点表参数配置操作步操作步骤骤4：完成添加采集点后，单击“下发配置”会无法执行，弹出来“请填写连接配置（北向）信息”的报错提示。任任务实务实施施3.网关南向点表参数配置网关南向点表参数配置操作步操作步骤骤5：切换到“连接配置（北向）”界面，先自定规则填写“ClientID”“用户名”“密码”，完成后单击“下发配【说明】“Client ID”和“用户名”均对应的是物实例的“认证标识”；“密码”对应的是物实例的“认证密钥”，需待项目三任务二完成网关实例创建获得相应信息后回填。在网关配置的四个页面中，都会设置“取消”“读取配置”“下发配置”按钮，每个页面的这3个按钮，都是

15、对所有页面生效。赋能万物 连接未来赋能万物 连接未来任任务实务实施施3.网关南向点表参数配置网关南向点表参数配置操作步操作步骤骤6：下发配置成功后，会弹出来“下发成功”的提示信息。赋能万物 连接未来任任务实务实施施3.网关南向点表参数配置网关南向点表参数配置操作步操作步骤骤7：下发过配置之后，再次进入网关配置页面，可看到配置页面是没有内容的，需要单击“读取配置”才能读取出最近下发的信息。赋能万物 连接未来任任务实务实施施3.网关南向点表参数配置网关南向点表参数配置操作步操作步骤骤8：通过单击“读取配置”后显示出最近下发的信息，可以进行查看或修改，并在右上角显示上一次下发配置的时间戳。赋能万物

16、连接未来任任务实务实施施3.网关南向点表参数配置网关南向点表参数配置操作步操作步骤骤9：如果需要修改某个采集点的信息，可以单击该采集点的“模拟规则”列中的内容，在弹出来的“修改采集点”对话框中进行修改。赋能万物 连接未来任任务实务实施施【说明】已有的预置采集点参数信息不支持编辑修改。赋能万物 连接未来课课后后练习练习04CONTENT采集点采集点名称名称单单位位数据数据类类型型寄存器寄存器类类型型存器地址存器地址偏偏移移地地址址读读写写要要求求数数据据说说明明模模拟拟规规则则频频率率数据数据设值设值起起始始值值结结束束值值步步长长故障信故障信号号/Boolean数据寄存器DB1005.282只

17、读/回放40s0,0,0,0,0,0,0,0,1/C相有相有功功率功功率WNumber数据寄存器DB1006.84只读/随机5s/0.51.5/当前当前总总有功有功电电能能kWhNumber数据寄存器DB1006.124只读/渐变40s/01000000001赋能万物 连接未来课课后后练习练习1.请根据本任务的操作步骤，完成本项目任务一课后练习中创建的硬件设备“工业机器人02-姓名”的南向配置。2.在本项目的任务一课后练习中，创建完成了一个 “智能电表01-姓名”的硬件设备，请参考本任务的操作步骤，在已创建的智能电表中完成网关的“南向配置”，包含通道配置（南向）和点表参数（南向）。其中“Client ID”和“用户名”均对应的是物实例的“认证标识”；“密码”对应的是物实例的“认证密钥”可先按照自定规则填写。要求如下：1）参考表2-2-4，在“点表参数（南向）”中新增下列点表信息。2）“下发配置”后网关南向配置信号灯为“绿色”。表2-2-4 点表南向配置赋能万物 连接未来扫码获取更多资讯