工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集 課件 第10-12課時(shí) 采集溫濕度傳感器數(shù)據(jù)

第十課時(shí)

采集溫濕度傳感器數(shù)據(jù)（1）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集（初級(jí)）講師：XXX202X.XX.XX在上一章的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)充分了解并學(xué)會(huì)采集振動(dòng)傳感器的數(shù)據(jù)，今天我們開始學(xué)習(xí)采集溫濕度傳感器數(shù)據(jù)。與振動(dòng)傳感器相比，我們采集溫濕度傳感器數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)從單一變?yōu)閮蓚€(gè)，采集協(xié)議也有單一的模擬量采集到RS485協(xié)議采集，難度稍微提升。本任務(wù)采用的是JWSK-5系列溫濕度變送器（以下簡(jiǎn)稱溫濕度傳感器），可對(duì)-20℃～60℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量和0-100%范圍內(nèi)的濕度測(cè)量。溫濕度傳感器的概念01溫濕度傳感器的設(shè)備信息02CONTENTS目錄溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)信息03學(xué)習(xí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：1.

養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；2.

體驗(yàn)工作的成就感，樹立熱愛勞動(dòng)意識(shí)。知識(shí)目標(biāo)：1.

理解設(shè)備信息收集的基本概念和方法；2.

理解采集對(duì)象數(shù)據(jù)信息的基本概念；3.

了解工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)選型涉及的其他信息。能力目標(biāo)：1.

能夠準(zhǔn)確收集設(shè)備信息；2.

能夠準(zhǔn)確收集采集對(duì)象的數(shù)據(jù)信息；3.

能夠準(zhǔn)確收集其他相關(guān)信息；4.

能夠結(jié)合設(shè)備信息和數(shù)據(jù)信息選擇合適的工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)。1溫濕度傳感器的概念PartOne1.1溫濕度傳感器定義概念學(xué)習(xí)溫濕度傳感器如右圖所示，是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測(cè)量處理的電信號(hào)的設(shè)備或裝置，多以溫濕度一體式的探頭作為測(cè)溫元件，將溫度和濕度信號(hào)采集出來，轉(zhuǎn)換成與溫度和濕度成線性關(guān)系的電流信號(hào)或電壓信號(hào)輸出。如今，民用溫濕度傳感器的應(yīng)用也越來越普遍，但是，工業(yè)級(jí)溫濕度傳感器仍然占據(jù)著主導(dǎo)地位，具有測(cè)量范圍廣、測(cè)量精度高、集成度高和頻率響應(yīng)快等特點(diǎn)。溫濕度是一個(gè)基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫濕度密切相關(guān)。圖

各類溫濕度傳感器1.2溫濕度傳感器主要類型概念學(xué)習(xí)（2）485型溫濕度傳感器電路采用微處理器芯片、溫度傳感器、濕度傳感器，確保產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性和互換性。采用顆粒燒結(jié)探頭護(hù)套，探頭與殼體直接相連。輸出信號(hào)類型為RS485，能可靠地與上位機(jī)系統(tǒng)等進(jìn)行集散監(jiān)控，最遠(yuǎn)可通信1000米，標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議，支持二次開發(fā)。（3）網(wǎng)絡(luò)型溫濕度傳感器可采集溫濕度數(shù)據(jù)并通過以太網(wǎng)/WiFi/GPRS方式上傳到服務(wù)器。充分利用已架設(shè)好的通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集和傳輸，實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的集中監(jiān)控?？纱蟠鬁p少施工量，提高施工效率和維護(hù)成本。溫濕度傳感器主要可分為3種：（1）模擬量型溫濕度傳感器溫濕度一體化傳感器是采用數(shù)字集成傳感器做探頭，配以數(shù)字化處理電路，從而將環(huán)境中的溫度和相對(duì)濕度轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，DC4～20mA、DC0～5V或者DC0～10V。溫濕度一體化模擬量型傳感器可以同時(shí)把溫度及濕度值變化，轉(zhuǎn)換成電流/電壓值的變化，可以直接同各種標(biāo)準(zhǔn)的模擬量輸入的二次儀表連接。1.2溫濕度傳感器主要類型概念學(xué)習(xí)（2）485型溫濕度傳感器電路采用微處理器芯片、溫度傳感器、濕度傳感器，確保產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性和互換性。采用顆粒燒結(jié)探頭護(hù)套，探頭與殼體直接相連。輸出信號(hào)類型為RS485，能可靠地與上位機(jī)系統(tǒng)等進(jìn)行集散監(jiān)控，最遠(yuǎn)可通信1000米，標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議，支持二次開發(fā)。（3）網(wǎng)絡(luò)型溫濕度傳感器可采集溫濕度數(shù)據(jù)并通過以太網(wǎng)/WiFi/GPRS方式上傳到服務(wù)器。充分利用已架設(shè)好的通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集和傳輸，實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的集中監(jiān)控。可大大減少施工量，提高施工效率和維護(hù)成本。溫濕度傳感器主要可分為三種：（1）模擬量型溫濕度傳感器溫濕度一體化傳感器是采用數(shù)字集成傳感器做探頭，配以數(shù)字化處理電路，從而將環(huán)境中的溫度和相對(duì)濕度轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，DC4～20mA、DC0～5V或者DC0～10V。溫濕度一體化模擬量型傳感器可以同時(shí)把溫度及濕度值變化，轉(zhuǎn)換成電流/電壓值的變化，可以直接同各種標(biāo)準(zhǔn)的模擬量輸入的二次儀表連接。1.3溫濕度傳感器常見使用場(chǎng)景場(chǎng)景人類社會(huì)中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國(guó)防、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等領(lǐng)域都與溫度有著密不可分的關(guān)系。溫度傳感器是實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)與控制的重要器件，在種類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快的傳感器之一。在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化流程中，溫度測(cè)量點(diǎn)要占全部測(cè)量點(diǎn)的一半左右。例如，在鋼鐵冶煉過程中，準(zhǔn)確地控制冶煉溫度可以明顯地提高產(chǎn)品質(zhì)量，還能節(jié)能降耗；在石油煉化廠，準(zhǔn)確地控制裂解溫度，可以得到不同品質(zhì)的柴油系列產(chǎn)品。我們以溫濕度傳感器在紡織定型機(jī)上的節(jié)能應(yīng)用為例，進(jìn)行講解。1.3溫濕度傳感器應(yīng)用場(chǎng)景目前，大多數(shù)印染廠所采用的溫濕度的調(diào)節(jié)方式都是簡(jiǎn)單的手動(dòng)調(diào)節(jié)方式。具體調(diào)節(jié)由設(shè)備頂部的排氣風(fēng)機(jī)控制，排氣管道上裝有手動(dòng)的調(diào)節(jié)閥門。采用智能化的監(jiān)控方式，則是一種節(jié)約能源的有效途徑。在給定的烘干時(shí)間內(nèi)，烘箱內(nèi)水分蒸發(fā)量與織物的原料成分、面料密度、幅寬、烘干前后本身含水率以及烘干速度等參數(shù)有關(guān)。烘燥機(jī)在不同的排氣濕度情況下，“蒸發(fā)效率”和“能耗”的變化是非線性的。定型機(jī)（如右圖）熱利用效率不到30%，其中最大的熱損失是排氣過程中。經(jīng)測(cè)定，排氣濕度在5%時(shí)，空氣體積是水蒸汽的19倍；而排氣濕度20%時(shí)，空氣體積是水蒸汽的4倍。相差水蒸汽體積15倍的熱空氣所攜帶的熱量完全是浪費(fèi)，裝帶有溫濕度傳感器的高溫濕度測(cè)控儀，可自動(dòng)控制定型機(jī)烘干濕度，從而節(jié)省大量加溫費(fèi)用。圖

紡織定型機(jī)2溫濕度傳感器的設(shè)備信息PartTwo2.1設(shè)備的基本信息

根據(jù)第3章任務(wù)中的內(nèi)容，我們了解到：收集設(shè)備的信息，首先要對(duì)設(shè)備有基本的了解，包括設(shè)備類型、設(shè)備名稱、生產(chǎn)廠家、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備數(shù)量等，并據(jù)此來查閱準(zhǔn)確的設(shè)備資料（如產(chǎn)品手冊(cè)、說明書等），縮小工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的選型范圍，進(jìn)而確定工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的具體型號(hào)。如在本任務(wù)中，需收集的信息內(nèi)容也是一樣的。我們將要收集的設(shè)備基本信息如下表所示：表

設(shè)備基本信息收集表設(shè)備類型設(shè)備名稱生產(chǎn)廠家設(shè)備型號(hào)設(shè)備數(shù)量備注傳感器溫濕度傳感器北京昆侖海岸JWSK-5W1WD1知識(shí)鏈接1.2設(shè)備的技術(shù)參數(shù)信息通過查閱該款傳感器的產(chǎn)品說明書，我們能夠了解到本任務(wù)中所選用的JWSK-5W1WD型號(hào)溫濕度傳感器的全部技術(shù)參數(shù)如下表。序號(hào)參數(shù)技術(shù)指標(biāo)1功耗網(wǎng)絡(luò)輸出型：≤0.48W2準(zhǔn)確度溫度：±0.5℃（25℃）濕度：±3%RH（5%RH～95%RH，25℃）3響應(yīng)時(shí)間溫度：≤4s（1m/s風(fēng)速）濕度：≤15s（1m/s風(fēng)速）4量程濕度：0%RH～100%RH溫度：-20℃～60℃5網(wǎng)絡(luò)輸出RS-485網(wǎng)絡(luò)總線輸出6負(fù)載電壓輸出阻抗≤250Ω，電流輸出≤500Ω7工作電壓網(wǎng)路輸出型:DC24V（12V～24V）8接線方式二線制9液晶顯示溫度℃，濕度%RH10顯示分辨力0.1%RH，0.1℃11電路工作條件濕度：0%RH～100%RH溫度：-20℃～60℃12外形尺寸125mm×70mm×41mm（不算探頭部分）13安裝方式壁掛式14重量ABS壁掛型約300g，金屬壁掛型約370g15傳感器特性重復(fù)性≤0.5%RH，≤0.1℃；年漂移≤1%RH，，≤0.1℃1.2設(shè)備的技術(shù)參數(shù)信息序號(hào)參數(shù)技術(shù)指標(biāo)1輸出方式RS-4852接線方式二線制3量程濕度：0%RH～100%RH溫度：-20℃～60℃4顯示分辨力濕度：0.1%RH溫度：0.1℃本例中使用的溫濕度傳感器尾線說明如下圖：通過篩選，我們可知，需重點(diǎn)收集的設(shè)備參數(shù)信息如下表所示：3溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)信息PartThree2.4本任務(wù)中所使用的溫濕度傳感器做“濕度”。常用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、比較濕度、混合比、飽和差以及露點(diǎn)等物理量來表示。本任務(wù)采集的濕度主要指絕對(duì)濕度。（2）露點(diǎn)（補(bǔ)充學(xué)習(xí)）氣象學(xué)概念，在空氣中水汽含量不變，保持氣壓一定的情況下，使空氣冷卻達(dá)到飽和時(shí)的溫度稱露點(diǎn)溫度，簡(jiǎn)稱露點(diǎn)，其單位與氣溫相。一般把0℃以上稱為“露點(diǎn)”，單位用℃或℉表示。由于我們測(cè)量的溫濕度傳感器默認(rèn)不顯示這個(gè)參數(shù)，因此在這里簡(jiǎn)單了解即可。概念學(xué)習(xí)2.溫濕度的概念溫度是表示物體冷熱程度的物理量，從微觀上講，溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測(cè)量，而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。常見的標(biāo)定溫度的方法主要有攝氏溫標(biāo)（℃）、華氏溫標(biāo)（℉）等。本任務(wù)所使用的溫濕度傳感器的溫標(biāo)為攝氏溫標(biāo)。（1）濕度濕度表示大氣干燥程度的物理量。在一定的溫度下在一定體積的空氣里含有的水汽越少，則空氣越干燥；水汽越多，則空氣越潮濕?？諝獾母蓾癯潭冉?.溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)顧名思義，溫濕度傳感器，其采集的數(shù)據(jù)就是傳感器所處環(huán)境的溫度和濕度。2.2工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)選型涉及的其他信息知識(shí)鏈接當(dāng)設(shè)備信息和數(shù)據(jù)信息已收集妥當(dāng)之后，我們還需要關(guān)注更多的信息，以最終達(dá)成工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)選型的任務(wù)目標(biāo)。根據(jù)以上任務(wù)內(nèi)容整理——采集帶有溫濕度傳感器設(shè)備數(shù)據(jù)評(píng)估報(bào)告。班級(jí)：姓名：小組：學(xué)號(hào)：名稱內(nèi)容備注傳感器參數(shù)輸出數(shù)據(jù)、量程傳感器數(shù)據(jù)端口傳感器數(shù)據(jù)輸出方式數(shù)據(jù)采集連接方式選型網(wǎng)關(guān)智能網(wǎng)關(guān)型號(hào)智能網(wǎng)關(guān)采集接口采集數(shù)據(jù)上傳協(xié)議總結(jié)一、填空題1.

溫濕度傳感器是指能將

和

轉(zhuǎn)換成容易被測(cè)量處理的

的設(shè)備或裝置。2.

溫濕度傳感器根據(jù)輸出信號(hào)類型分主要有

、和

，本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中使用的JWSK-5W1WD是

。3.

溫濕度傳感器：電路采用微處理器芯片、溫度傳感器，確保產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性和互換性。輸出信號(hào)類型為RS485，能可靠地與上位機(jī)系統(tǒng)等進(jìn)行集散監(jiān)控，最遠(yuǎn)可通信

米，支持標(biāo)準(zhǔn)的

協(xié)議，支持二次開發(fā)。4.

網(wǎng)絡(luò)型溫濕度傳感器：可采集溫濕度數(shù)據(jù)并通過

、和

方式上傳到服務(wù)器。課后活動(dòng)二、問答題1.

根據(jù)所學(xué)知識(shí)，簡(jiǎn)要闡述拿到一臺(tái)傳感器重點(diǎn)關(guān)注哪些參數(shù)。5.

本任務(wù)中需要連接的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)智能網(wǎng)型號(hào)為

，接口標(biāo)識(shí)為

和

。課外拓展根據(jù)右下圖，填寫工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)信息采集表，在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上選出合適的工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)，并說明理由。圖

粉塵變送器（VMS-3002-PM-N01）技術(shù)參數(shù)設(shè)備基本信息收集表項(xiàng)目詳細(xì)信息設(shè)備參數(shù)信息收集表參數(shù)技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)信息收集表數(shù)據(jù)名稱數(shù)據(jù)特征其他信息收集表項(xiàng)目詳細(xì)信息表

工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)選型信息收集表直流供電（默認(rèn)）10～30VDC變送器電路工作溫度-20℃～+60℃，0%RH～80%RH通信接口485通訊（Modbus）協(xié)議波特率：2400、4800（默認(rèn)）、9600數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度：8位奇偶校驗(yàn)方式：無停止位長(zhǎng)度：1位默認(rèn)Modbus通信地址：1支持功能碼：03參數(shù)設(shè)置用提供的配置軟件通過485接口進(jìn)行配置分辨率1μg/m3精度±10%測(cè)量范圍PM2.50～1000μg/m3PM100～1000μg/m3響應(yīng)速度≤90s預(yù)熱時(shí)間≤2min202X謝謝觀賞講師：XXX202X.XX.XX第十一課時(shí)

采集溫濕度傳感器數(shù)據(jù)（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集（初級(jí)）講師：XXX202X.XX.XXCONTENTS目錄配置工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)基本參數(shù)02連接溫濕度傳感器和工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)011連接溫濕度傳感器和工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)PartOne學(xué)習(xí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：1.

養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；2.

體驗(yàn)工作的成就感，樹立熱愛勞動(dòng)意識(shí)；3.

培養(yǎng)舉一反三的學(xué)習(xí)能力。知識(shí)目標(biāo)：1.

理解通信電纜的概念；2.

掌握通信電纜制作和檢測(cè)過程中需要使用的工具的概念。能力目標(biāo)：1.

能夠正確制作通信電纜；2.

能夠正確檢測(cè)通信電纜；3.

能夠正確連接溫濕度傳感器和通信電纜。1.1了解被采集設(shè)備的接口類型、通信類型，選擇連接方式概念學(xué)習(xí)1.

RS485接口含義RS485通信接口是對(duì)通信接口的硬件描述，它只需要兩根通信線，即可以在兩個(gè)或兩個(gè)以上的設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接是半雙工通信方式，即在某一個(gè)時(shí)刻，一個(gè)設(shè)備只能發(fā)送數(shù)據(jù)或者接收數(shù)據(jù)。RS485總線組網(wǎng)接線如下圖所示。通信協(xié)議有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議格式，例如，“Modbus”協(xié)議，這種標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議雖然內(nèi)容全面，但不易理解。在需求不復(fù)雜的情況下，我們可以根據(jù)需求自定義一種協(xié)議，簡(jiǎn)單實(shí)用，這便是“自定義協(xié)議”的概念。2.Modbus協(xié)議Modbus協(xié)議可以說是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的通訊協(xié)議，因?yàn)樗拈_放性、可擴(kuò)充性和標(biāo)準(zhǔn)化使它成為一個(gè)通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商的產(chǎn)品可以簡(jiǎn)單可靠的接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中監(jiān)控，分散控制功能。目前Modbus常用的接口形式主要有RS-232C、RS485、RS422、也有使用RJ45接口的，Modbus的ASCII，RTU協(xié)議則在此基礎(chǔ)上規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和應(yīng)答的方式。圖

不同直徑的RVB1.2制作通信電纜1.

任務(wù)所使用的通信電纜、接口和線序簡(jiǎn)介（1）通信電纜*知識(shí)鏈接：溫濕度傳感器同樣使用RVB，因此線纜的制作步驟與第3章3.2中的“通信電纜的制作”內(nèi)容完全一致，請(qǐng)大家認(rèn)真復(fù)習(xí)，按步驟操作。（2）接口和線序RVB的紅色正極（+）和黑色負(fù)極（-）分別對(duì)應(yīng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)溫濕度傳感器接口的RS485A+/RS485B-，如右圖；同時(shí)，由于其輸出方式為RS-485總線輸出，因此RVB的另一端對(duì)應(yīng)工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的485A/485B。2.

通信電纜的制作*知識(shí)鏈接：溫濕度傳感器同樣使用RVB，因此線纜的制作步驟與第3章3.2中的“通信電纜的制作”內(nèi)容完全一致，請(qǐng)大家認(rèn)真復(fù)習(xí)，按步驟操作。圖

溫濕度傳感器接線端子1.3檢測(cè)并連接通信電纜1.檢測(cè)通信電纜通常通信電纜在制作完成后需要檢測(cè)是否制作成功。但由于RVB線不需要制作額外的接口，因此一般不需要另外進(jìn)行檢測(cè)。2.連接通信電纜485總線設(shè)備連接電路如下圖所示。步驟一：將RVB線的一端接入到實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的溫濕度傳感器信號(hào)輸出接點(diǎn)端子，實(shí)訓(xùn)模組中溫濕度傳感器接口位置及定義如下圖所示。其中紅線對(duì)應(yīng)RS485A+口，黑線對(duì)應(yīng)RS485B-口。將端口的開關(guān)打開，依順序插入RVB線，關(guān)閉開關(guān)。用手嘗試拽一下，若無松動(dòng)，則為此端接線成功。圖

溫濕度傳感器接線端子圖多個(gè)485總線設(shè)備采集連接圖1.3檢測(cè)并連接通信電纜步驟二：將選定的工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的鳳凰端子端口取下，用2.0*50mm的一字螺絲刀松動(dòng)對(duì)應(yīng)的端口螺絲，線序?qū)?yīng)同上，智能網(wǎng)關(guān)接口如下圖所示。步驟三：將RVB線插入鳳凰端子，并用螺絲刀擰緊，連接方式如右圖所示。用手嘗試拽一下，如無松動(dòng)，則為此端接線成功。步驟四：將端子插回工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)，并將溫濕度傳感器和工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)通電，查看是否連接成功并收集數(shù)據(jù)。圖

把連接線接入對(duì)應(yīng)端子口圖

智能網(wǎng)關(guān)RS485接口接線端子工業(yè)傳感器模組電源線接頭（防水級(jí)航空插頭）有防反接設(shè)計(jì)，需對(duì)準(zhǔn)凸起處進(jìn)行電源安裝，安裝好后需擰緊接口后端螺絲。一、填空題1.

RS485通訊接口是對(duì)通訊接口的硬件描述，它只需要根通訊線，即可以在

個(gè)或

個(gè)以上的設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接，是

雙工的通訊方式，即在某一個(gè)時(shí)刻，一個(gè)設(shè)備只能進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。2.

目前Modbus常用的接口形式主要有

、

、

、也有使用RJ45接口的，Modbus的

，

協(xié)議則在此基礎(chǔ)上規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和應(yīng)答的方式。3.

Modbus數(shù)據(jù)通信采用

，即

端發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息，

端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到

端以響應(yīng)請(qǐng)求；

端也可以直接發(fā)消息修改

端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向讀寫。課后活動(dòng)二、問答題1.

根據(jù)所學(xué)知識(shí)，制作一根連接溫濕度傳感器與智能網(wǎng)關(guān)的通信線纜并連接設(shè)備。4.

和

是本任務(wù)中需要連接的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)溫濕度傳感器接口標(biāo)識(shí)。5.

本任務(wù)中需要連接的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)智能網(wǎng)型號(hào)為

，接口標(biāo)識(shí)為

和

。2配置工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)基本參數(shù)PartTwo學(xué)習(xí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：1.

養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；2.

體驗(yàn)工作的成就感，樹立熱愛勞動(dòng)意識(shí)；3.

培養(yǎng)舉一反三的學(xué)習(xí)能力。知識(shí)目標(biāo)：1.

了解工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)配置前準(zhǔn)備工作的步驟；2.

了解工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)配置頁面的基本設(shè)置構(gòu)成；3.

了解工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)基本參數(shù)配置的步驟。能力目標(biāo)：1.

能夠正確進(jìn)行工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)配置前準(zhǔn)備工作；2.

登入/登出工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)配置界面；3.

能夠正確操作工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)設(shè)置。2.1認(rèn)識(shí)智能網(wǎng)關(guān)的配置界面工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的配置界面的結(jié)構(gòu)大體相同，同時(shí)根據(jù)其型號(hào)、采集的設(shè)備以及數(shù)據(jù)采集的需求略有不同。本任務(wù)將以溫濕度傳感器數(shù)據(jù)采集所選用的VT-SDU-N001的配置界面為例（如右圖），進(jìn)行詳細(xì)講解網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)信息的相關(guān)內(nèi)容。VT-SDU-N001的配置界面分為五個(gè)部分，分別為網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、MQTT、串口設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)信息。MQTT和串口設(shè)置的內(nèi)容部分將在后續(xù)數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目實(shí)施中進(jìn)行詳細(xì)講解。圖智能網(wǎng)關(guān)的配置界面結(jié)構(gòu)1.系統(tǒng)信息系統(tǒng)信息內(nèi)容主要包括設(shè)備ID、版本號(hào)、出廠編號(hào)下載配置文件。其中除了設(shè)備ID可以根據(jù)實(shí)際工作需要進(jìn)行修改，其他的信息皆為默認(rèn)。下載配置文件選項(xiàng)為廠家維護(hù)接口，在此不做詳細(xì)解析。概念學(xué)習(xí)2.1認(rèn)識(shí)智能網(wǎng)關(guān)的配置界面2.

網(wǎng)絡(luò)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)置分為兩部分如下左圖所示，左側(cè)部分為數(shù)據(jù)上傳接口設(shè)置，與電腦的IP地址處于同一網(wǎng)段；右側(cè)為設(shè)備接口設(shè)置，由于采集的是振動(dòng)傳感器，工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)與傳感器直接連接，無需額外設(shè)置。3.

數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集主要包括電流采集量程、電壓采集量程、Modbus映射區(qū)域，這三個(gè)部分是需要設(shè)置的，智能網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集界面如下右圖所示。圖

數(shù)據(jù)采集界面圖

網(wǎng)絡(luò)設(shè)置界面2.2工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)配置前準(zhǔn)備工作工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)（已選定為VT-EDU-N001型號(hào)）通電后，用網(wǎng)線連接工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的上傳接口網(wǎng)口（Web登錄網(wǎng)口）與電腦網(wǎng)口，設(shè)置電腦的IP與VT-EDU-N001網(wǎng)關(guān)在同一網(wǎng)段下，即00（智能網(wǎng)關(guān)默認(rèn)IP）進(jìn)行用戶側(cè)IP設(shè)置。具體步驟如下：步驟一：WINDOWS電腦點(diǎn)擊開始——控制面板——網(wǎng)絡(luò)和Internet——網(wǎng)絡(luò)和共享中心——更改適配器——本地連接——屬性；步驟二：選取“Internet協(xié)議版本4（TCP/IPv4）”，然后單擊“屬性”，或者直接雙擊“Internet協(xié)議版本（TCP/IPv4）”；步驟三：選擇“使用下面的IP地址”和“使用下面的DNS服務(wù)器地址”，按照以下參數(shù)進(jìn)行填寫：IP地址：192.168.1.XXX：（XXX的范圍：2-99，101-254）子網(wǎng)掩碼：默認(rèn)網(wǎng)關(guān)：（可以忽略）DNS服務(wù)器：14（可以忽略）填寫完畢后，點(diǎn)擊“確定”保存設(shè)置。圖

電腦IP設(shè)置一、填空題1.

智能網(wǎng)關(guān)配置界面網(wǎng)絡(luò)設(shè)置分為兩部分，左側(cè)部分為

接口設(shè)置，與電腦的IP地址處于同一網(wǎng)段；右側(cè)為

接口設(shè)置，由于采集的是溫濕度傳感器，工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)與傳感器直接連接，無需額外設(shè)置。2.

智能網(wǎng)關(guān)配置界面

主要包括電流采集量程、電壓采集量程、Modbus映射區(qū)域需要設(shè)置。3.

登錄智能網(wǎng)關(guān)設(shè)置界面時(shí)，設(shè)置電腦的IP與智能網(wǎng)關(guān)需要在

網(wǎng)段下進(jìn)行用戶側(cè)IP設(shè)置。4.

智能網(wǎng)關(guān)配置界面分為五個(gè)部分，分別為網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、MQTT、串口設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)信息，本項(xiàng)目不涉及的功能是

。課后活動(dòng)二、問答題1.

根據(jù)所學(xué)知識(shí)，簡(jiǎn)要描述登錄智能網(wǎng)關(guān)前電腦端IP地址配置步驟。202X謝謝觀賞講師：XXX202X.XX.XX第十二課時(shí)

采集溫濕度傳感器數(shù)據(jù)（3）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集（初級(jí)）講師：XXX202X.XX.XXCONTENTS目錄測(cè)試工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)02設(shè)置工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)采集參數(shù)011設(shè)置工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)采集參數(shù)PartOne學(xué)習(xí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：1.

養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；2.

體驗(yàn)工作的成就感，樹立熱愛勞動(dòng)意識(shí)；3.

培養(yǎng)舉一反三的學(xué)習(xí)能力。知識(shí)目標(biāo)：1.

了解工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的步驟；2.

了解工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集設(shè)置的步驟。能力目標(biāo)：1.

能夠正確登錄智能網(wǎng)關(guān)Web配置界面2.

能夠掌握在Web界面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的方法；3.

能夠正確設(shè)置Web界面中溫濕度傳感器數(shù)據(jù)采集協(xié)議。1.1智能網(wǎng)關(guān)VT-SDU-N001的網(wǎng)絡(luò)配置

1.智能網(wǎng)關(guān)VT-SDU-N001的網(wǎng)絡(luò)配置（1）ETH2以太網(wǎng)口為數(shù)據(jù)接口，與電腦端連接。其IP地址可進(jìn)行重新配置，但是需要注意，應(yīng)與電腦的網(wǎng)絡(luò)配置處于同一網(wǎng)段，末位需不同。子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、DNS按網(wǎng)絡(luò)要求設(shè)置，默認(rèn)、51、。其余參數(shù)，如Modbus端口號(hào)和ModbusID分別為默認(rèn)值502、1，不可隨意改動(dòng)。（2）如右圖，由于溫濕度傳感器通過485A/485B接口連接工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)，因此ETH1以太網(wǎng)無需進(jìn)行額外設(shè)置。2.智能網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采集配置（1）串口設(shè)置ModbusRtu協(xié)議使用串口上傳數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，所以此處應(yīng)配置成與傳感器相同的串口通訊參數(shù)配置，圖

配置智能網(wǎng)關(guān)登錄界面COM1下的通訊模式一欄下拉后可選擇三種標(biāo)準(zhǔn)的通訊方式，根據(jù)相同的方式配置數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，停止位，校驗(yàn)位，波特率可直接輸入。1.2智能網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采集配置

根據(jù)傳感器的上傳方式此處配置為RS485，9600，8位數(shù)據(jù)，1，無校驗(yàn)，如下圖所示。（2）量程在對(duì)工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集配時(shí)，需要根據(jù)數(shù)據(jù)采集的實(shí)際需求，進(jìn)行量程的填寫。本章節(jié)使用的RS485接口，所以模擬量部分無需修改。（3）Modbus映射區(qū)域本任務(wù)采集溫濕度傳感器的溫度值和濕度值，同一設(shè)備上采集多個(gè)數(shù)據(jù)。我們默認(rèn)Modbus映射區(qū)域?yàn)椤?”，設(shè)置參數(shù)如下圖所示。圖

配置智能網(wǎng)關(guān)串口配置界面圖

配置智能網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集界面一、填空題1.

工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)ETH2以太網(wǎng)口為

，與電腦端連接。2.

通過電腦端配置智能網(wǎng)關(guān)采集參數(shù)時(shí)連接的工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)以太網(wǎng)端口是

。3.

溫濕度傳感器通過

端口連接工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)。二、判斷題1.

工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采集配置中量程是固定的一般不需要配置。（）2.

工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采集配置中“設(shè)備ID”，可根據(jù)實(shí)際需要配置。（）課后活動(dòng)三、問答題1.

根據(jù)所學(xué)知識(shí)，簡(jiǎn)要闡述工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)配置界面的各選項(xiàng)功能。2測(cè)試工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PartTwo學(xué)習(xí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：1.

養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；2.

體驗(yàn)工作的成就感，樹立熱愛勞動(dòng)意識(shí)；3.

培養(yǎng)舉一反三的學(xué)習(xí)能力。知識(shí)目標(biāo)：1.

了解工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)檢測(cè)方法；2.

了解常用網(wǎng)絡(luò)工具的使用方法；3.

了解工業(yè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方法、查詢方法。能力目標(biāo)：1.

能夠通過電腦正確檢測(cè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)；2.

能夠分析設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量；3.

能夠正確設(shè)置數(shù)據(jù)采集的頻率；4.

能夠正確查詢存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)；5.

能夠正確判斷網(wǎng)關(guān)與PC端的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)；6.

能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯判斷。2.1測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性概念學(xué)習(xí)1.測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性通過ping命令查看PC端與網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)連通性，如下圖所示。2.測(cè)試數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性（1）采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性含義準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)測(cè)量是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)采集的過程中，數(shù)據(jù)是否做了清洗，清洗的邏輯是否合理，比如是否需要去重、是否做去了重，數(shù)據(jù)是否有缺失、上游產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)回傳是否正常，是否做了預(yù)警監(jiān)控等。這是我們?cè)诩庸?、?yīng)用數(shù)據(jù)時(shí)，必須做好的檢查和準(zhǔn)備，來確保數(shù)據(jù)是準(zhǔn)的。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，直接影響數(shù)據(jù)應(yīng)用最終的呈現(xiàn)效果，也從而影響基于數(shù)據(jù)的商業(yè)決策和產(chǎn)品智能效果。（2）提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的方法實(shí)際生產(chǎn)生活中，可以采用“收集-清洗-規(guī)整”三步法來提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。圖測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通2.2測(cè)試數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性①數(shù)據(jù)的收集（Collecting）需要注意幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)輸入點(diǎn)最好是在事件發(fā)生地附近。最好能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。如果數(shù)據(jù)記錄的延遲時(shí)間過多，則觀察對(duì)象可能已經(jīng)發(fā)生了變化。盡可能采用自動(dòng)化技術(shù)來采集數(shù)據(jù)，來替代人工的收集和記錄，這一點(diǎn)和我們的數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目契合度極高。②數(shù)據(jù)的清洗（Cleaning）在收集了數(shù)據(jù)之后，就需要對(duì)其準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)，作必要的糾正。如何能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤呢？這里有若干小技巧：找出那些顯然缺失的數(shù)據(jù)。如果一份數(shù)據(jù)表格中有明顯的空白，則可能在數(shù)據(jù)收集和錄入的時(shí)候有所遺漏。注意那些“鶴立雞群”的數(shù)據(jù)，或者說“奇點(diǎn)”數(shù)據(jù)。如果某個(gè)點(diǎn)的數(shù)值比同類點(diǎn)明顯高出一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，則可

能存在筆誤等情況。檢驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系。按照常識(shí)來判斷數(shù)量級(jí)。例如：如果某類汽車零部件的單個(gè)重量超過100噸，則此數(shù)據(jù)必然有錯(cuò)。③數(shù)據(jù)的規(guī)整（Normalizing）主要解決兩個(gè)問題：數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一，以及數(shù)據(jù)流的打通。數(shù)據(jù)格式之所以需要“統(tǒng)一”，往往是因?yàn)橄到y(tǒng)中存在多套數(shù)據(jù)庫：它們來自不同的供應(yīng)商，在數(shù)據(jù)格式上有很大的差異。如果不能夠?qū)Ω袷阶骷皶r(shí)轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化，可能會(huì)給用戶帶來很大的困擾（要同時(shí)適應(yīng)好幾套不同的表達(dá)方式），并且各個(gè)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)記錄可能會(huì)存在重復(fù)的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)流的打通也是很重要的：在各個(gè)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)源之間，如果不能存在數(shù)據(jù)的同步更新，以至于出現(xiàn)了一定的“時(shí)間差”，即使有正確的數(shù)據(jù)收集和清洗機(jī)制，也可能導(dǎo)致系統(tǒng)中存在自相矛盾的信息。1.

使用Web客戶端查看采集的數(shù)據(jù)（1）登錄Web客戶端打開瀏覽器輸入http://localhost:8081，進(jìn)入Web客戶端界面。圖

采集溫濕度傳感器數(shù)據(jù)初始界面圖

登錄工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（2）進(jìn)入對(duì)應(yīng)任務(wù)-溫濕度傳感器項(xiàng)目輸入對(duì)應(yīng)的智能網(wǎng)關(guān)的IP（如01，根據(jù)選擇網(wǎng)關(guān)不同IP會(huì)不同）和端口號(hào)（默認(rèn)502）點(diǎn)擊連接，右側(cè)就會(huì)出現(xiàn)采集到的振幅值，每點(diǎn)擊一次連接更新一次采集的數(shù)據(jù)，如下圖。2.3測(cè)試工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性2.3測(cè)試工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性最終采集數(shù)據(jù)的結(jié)果如下圖所示：上述數(shù)據(jù)與實(shí)訓(xùn)臺(tái)工業(yè)傳感器模組中溫濕度傳感器實(shí)物顯示數(shù)據(jù)對(duì)比可查看采集數(shù)據(jù)是否正確。圖

連接錯(cuò)誤提示框圖

采集溫濕度傳感器數(shù)據(jù)結(jié)果可以根據(jù)溫濕度傳感器的參數(shù)范圍，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯判斷，如果采集顯示的數(shù)據(jù)在溫濕度傳感器的參數(shù)范圍內(nèi)，那說明采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；如果不在溫濕度傳感器的參數(shù)范圍內(nèi)就需要檢查采集系統(tǒng)，查找出現(xiàn)問題的原因。下圖為溫濕度傳感器實(shí)物圖。1.3測(cè)試網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性智能網(wǎng)關(guān)采集實(shí)訓(xùn)平臺(tái)模組數(shù)據(jù)，通過ModbusTCP協(xié)議上傳數(shù)據(jù)至Web客戶端顯示。智能網(wǎng)關(guān)采集傳感器模組上傳數(shù)據(jù)通信地址及寄存器定義如下圖紅框中所示：圖

VT-EDU-N001智能網(wǎng)關(guān)ModbusTCP寄存器定義1.

采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性含義數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性是現(xiàn)場(chǎng)IO數(shù)據(jù)的更新周期，一般數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性主要受現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的制約，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和物理客觀世界的相連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集客觀世界的各類數(shù)據(jù)信息，并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，通過建立數(shù)據(jù)統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。2.

驗(yàn)證方法（1）使用ModbusPoll測(cè)試采集的實(shí)時(shí)性關(guān)閉Web頁面，打開ModbusPoll電腦端打開ModbusPoll客戶端，單擊Connection，選擇Connect：1.3測(cè)試網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性ConnectionSetup下選擇ModbusTCP/IP協(xié)議，輸入網(wǎng)關(guān)Web登錄IP（01）