工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù) 課件 任務(wù)2.2 工業(yè)網(wǎng)關(guān)配置

項(xiàng)目01工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)概述項(xiàng)目02工業(yè)數(shù)據(jù)采集與設(shè)備安裝工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目04項(xiàng)目03工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸與處理項(xiàng)目05工業(yè)數(shù)據(jù)上云項(xiàng)目06工業(yè)數(shù)據(jù)采集綜合應(yīng)用工業(yè)數(shù)據(jù)采集與設(shè)備安裝02項(xiàng)目工業(yè)網(wǎng)關(guān)是一種充當(dāng)轉(zhuǎn)換工具的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備，一般用于在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間移動數(shù)據(jù)，是最為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備之一。智能化工業(yè)網(wǎng)關(guān)融入邊緣計(jì)算技術(shù)，除了基本的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能外，還具有以下幾個功能。①能夠?qū)?shù)據(jù)主動采集和傳輸。②對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。③對數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、匯聚。智能工業(yè)網(wǎng)關(guān)著力于數(shù)據(jù)多態(tài)、協(xié)議多樣的兼容性和數(shù)據(jù)的邊緣處理，在部署、操作方面更便捷，其應(yīng)用場景和領(lǐng)域也越來越廣泛。任務(wù)描述本任務(wù)將從工業(yè)網(wǎng)關(guān)的定義、工業(yè)網(wǎng)關(guān)的類型、工業(yè)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成、工業(yè)網(wǎng)關(guān)的設(shè)備接口與上傳接口等多個方面介紹工業(yè)網(wǎng)關(guān)的相關(guān)知識。網(wǎng)關(guān)又稱網(wǎng)間連接器或協(xié)議轉(zhuǎn)換器，默認(rèn)在網(wǎng)絡(luò)層以上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，是最為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備之一。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互聯(lián)，也可以用于局域網(wǎng)互聯(lián)。與網(wǎng)橋只是簡單地傳達(dá)信息不同，網(wǎng)關(guān)對收到的信息要重新打包，以適應(yīng)目的系統(tǒng)的需求。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的定義1知識鏈接如圖所示為工業(yè)網(wǎng)關(guān)示意圖。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的定義1知識鏈接如圖所示為各類工業(yè)網(wǎng)關(guān)連接拓?fù)鋱D。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的定義1知識鏈接①ＰＬＣ網(wǎng)關(guān)用于連接各類ＰＬＣ控制器，采集ＰＬＣ控制信息，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)、控制等功能。如圖所示為ＰＬＣ網(wǎng)關(guān)。②數(shù)控網(wǎng)關(guān)用于采集數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)信息。如圖所示為數(shù)控網(wǎng)關(guān)。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的定義1知識鏈接③機(jī)器人網(wǎng)關(guān)連接工業(yè)機(jī)器人，如圖所示為機(jī)器人網(wǎng)關(guān)。④集散控制系統(tǒng)（DCS）網(wǎng)關(guān)采集DCS的運(yùn)行狀態(tài)，振動傳感器和溫度傳感器可連接至網(wǎng)關(guān)感知振動、溫度信息。如圖所示為DCS網(wǎng)關(guān)。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的類型2知識鏈接（１）轉(zhuǎn)發(fā)通信方式維度按照轉(zhuǎn)發(fā)通信方式的不同，工業(yè)網(wǎng)關(guān)可分為以太網(wǎng)工業(yè)網(wǎng)關(guān)、通用無線（ＧＰＲＳ）工業(yè)網(wǎng)關(guān)、無線上網(wǎng)（Ｗｉ－Ｆｉ）工業(yè)網(wǎng)關(guān)、第四代或第五代通信技術(shù)（４Ｇ／５Ｇ）工業(yè)網(wǎng)關(guān)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)（ＮＢ－ＩｏＴ）工業(yè)網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)距離無線通信（ＬＯＲＡ）工業(yè)網(wǎng)關(guān)。轉(zhuǎn)發(fā)通信方式工業(yè)網(wǎng)關(guān)知識鏈接工業(yè)網(wǎng)關(guān)類別通信類型協(xié)議以太網(wǎng)有線802.3等GPRS廣域無線網(wǎng)GPRSWiFi局域網(wǎng)無線802.11a/b/g/n/ac等4G廣域無線網(wǎng)TD-LTE、LTE-FDD等NB-IoT廣域網(wǎng)窄帶無線NB-IoTLora非授權(quán)頻段無線Lora工業(yè)網(wǎng)關(guān)的類型2知識鏈接（２）轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議維度按照轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的不同類型，工業(yè)網(wǎng)關(guān)可分為ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ工業(yè)網(wǎng)關(guān)、ＭｏｄｂｕｓＴＣＰ工業(yè)網(wǎng)關(guān)、ＯＰＣＵＡ工業(yè)網(wǎng)關(guān)、ＭＱＴＴ工業(yè)網(wǎng)關(guān)、ＨＴＴＰＳ工業(yè)網(wǎng)關(guān)、ＢＡＣＮＥＴ工業(yè)網(wǎng)關(guān)、ＩＥＣ１０４工業(yè)網(wǎng)關(guān)。（３）采集對象維度按照采集對象的不同，網(wǎng)關(guān)可分為機(jī)器人工業(yè)網(wǎng)關(guān)、數(shù)控機(jī)床工業(yè)網(wǎng)關(guān)、ＰＬＣ工業(yè)網(wǎng)關(guān)、儀器儀表工業(yè)網(wǎng)關(guān)（ＤＣＳ工業(yè)網(wǎng)關(guān)）。工業(yè)網(wǎng)關(guān)具備的物理接口和支持協(xié)議知識鏈接工業(yè)網(wǎng)關(guān)類別具備的轉(zhuǎn)發(fā)物理接口支持轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議典型應(yīng)用場景ModbusRTURS-232/RS-422/RS-485串口等ModbusRTU儀器儀表、傳感器等ModbusTCP以太網(wǎng)ModbusTCP儀器儀表、傳感器等OPCUA以太網(wǎng)OPCUA工業(yè)PLCMQTT以太網(wǎng)MQTT數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、工業(yè)PLC等HTTPS以太網(wǎng)HTTPS工業(yè)PLCBACNETRS-232/RS-485、以太網(wǎng)、ZigbeeBACNET智能樓宇I(lǐng)EC104RS-485、以太網(wǎng)IEC104智能用配電工業(yè)網(wǎng)關(guān)的類型2知識鏈接（４）邊緣計(jì)算能力維度按照邊緣計(jì)算能力的不同，工業(yè)網(wǎng)關(guān)可分為透傳級工業(yè)網(wǎng)關(guān)、基本級工業(yè)網(wǎng)關(guān)、邊緣計(jì)算級工業(yè)網(wǎng)關(guān)。（５）安全維度按照安全類型的不同，工業(yè)網(wǎng)關(guān)可分為工業(yè)安全網(wǎng)關(guān)和邊界隔離工業(yè)網(wǎng)閘。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的類型2知識鏈接（６）應(yīng)用行業(yè)維度按照應(yīng)用行業(yè)的不同，工業(yè)網(wǎng)關(guān)可分為電力行業(yè)通信管理機(jī)、石油化工功能安全遠(yuǎn)程終端單元（ＲＴＵ）、智能樓宇（ＢＡＣＮＥＴ）網(wǎng)關(guān)等。（７）采集接口維度按照采集接口的不同類型，工業(yè)網(wǎng)關(guān)可分為采集網(wǎng)關(guān)和協(xié)議網(wǎng)關(guān)。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成3知識鏈接工業(yè)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成3知識鏈接（１）電源端子接口電源端子接口用于為工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備供電，供電電壓范圍為ＤＣ１２～３６Ｖ。（２）以太網(wǎng)接口ＩＤＧＳ８００工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供兩個以太網(wǎng)接口，如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備比較多，可以使用交換機(jī)來擴(kuò)展以太網(wǎng)接口數(shù)量。（３）串口接口ＩＤＧＳ８００工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３三路串口，支持ＲＳ－２３２／ＲＳ－４８５／ＲＳ－４２２多種方式的設(shè)備。串口接口說明知識鏈接接口名腳位名接口說明串口1A1/T1+RS422模式：T1+信號引腳RS485模式：A1信號引腳TX1/B1/T1-RS232模式：TX1信號引腳RS485模式：B1信號引腳RS422模式：T1-信號引腳RX1/R1+RS232模式：RX1信號引腳RS422模式：R1+信號引腳R1-RS422模式：R1-信號引腳串口接口說明知識鏈接接口名腳位名接口說明串口2A2/T2+RS422模式：T2+信號引腳RS485模式：A2信號引腳TX2/B2/T2-RS232模式：TX2信號引腳RS485模式：B2信號引腳RS422模式：T2-信號引腳RX2/R2+RS232模式：RX2信號引腳RS422模式：R2+信號引腳R2-RS422模式：R2-信號引腳串口接口說明知識鏈接接口名腳位名接口說明串口3A3/T3+RS422模式：T3+信號引腳RS485模式：A3信號引腳TX3/B3/T3-RS232模式：TX3信號引腳RS485模式：B3信號引腳RS422模式：T3-信號引腳RX3/R3+RS232模式：RX3信號引腳RS422模式：R3+信號引腳R3-RS422模式：R3-信號引腳串口地GND串口部分的隔離數(shù)字地工業(yè)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成3知識鏈接（４）ＣＡＮ接口ＩＤＧＳ８００工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)的ＣＡＮ接口說明見表。（５）ＤＩ／ＤＯ接口ＩＤＧＳ８００工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供４路ＤＩ輸入和４路ＤＯ輸出。ＤＩ為０～２４Ｖ（０～３３Ｖ為低電平，５～２４Ｖ為高電平）ＤＣ輸入；ＤＯ為繼電器輸出，參數(shù)為５Ａ／３０ＶＤＣ、５Ａ／２５０ＶＡＣ。ＤＩ／ＤＯ接口說明見表。CAN接口說明知識鏈接接口名接口說明RES連接RES與H引腳，可以實(shí)現(xiàn)120R電阻匹配LCAN接口的L信號HCAN接口的H信號GNDCAN接口的隔離數(shù)字地DL/DO接口說明知識鏈接接口名接口說明DI1-DI4第1-4路數(shù)字輸入COM數(shù)字輸入公共端12V12V隔離電源的電壓GND12V隔離電源的數(shù)字地DO1-DO4第1-4路數(shù)字輸出COM1-COM4第1-4路輸出公共端工業(yè)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成3知識鏈接（６）ＡＩ／ＡＶ接口ＩＤＧＳ８００工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供４路ＡＩ電流采集輸入和４路ＡＶ電壓采集輸入。ＡＩ為４～２０ｍＡ；ＡＶ為０～１０Ｖ。ＡＩ／ＡＶ接口說明見表。（７）ＴＦ卡接口ＩＤＧＳ８００工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供ＴＦ卡接口，用來外擴(kuò)ＴＦ存儲器。當(dāng)網(wǎng)關(guān)連接服務(wù)器異常時(shí)，會把需要上報(bào)的數(shù)據(jù)暫存到ＴＦ卡，最大支持６４ＧＢ，不支持ＮＴＦＳ格式。AI/AV接口說明知識鏈接接口名接口說明AI1-AI4第1-4路電流采集輸入（4-20mA）AV1-AV4第1-4路電壓采集輸入（0-10V）GND模擬采集部分的模擬地工業(yè)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成3知識鏈接（８）ＵＳＢ接口ＩＤＧＳ８００工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供一路標(biāo)準(zhǔn)ＵＳＢ端口，可以實(shí)現(xiàn)將離線數(shù)據(jù)（設(shè)備在云端離線時(shí)采集到的數(shù)據(jù)稱為離線數(shù)據(jù)，離線數(shù)據(jù)會自動存儲到設(shè)備中）導(dǎo)出到Ｕ盤，Ｕ盤插入時(shí)自動導(dǎo)出。（９）ＳＩＭ卡插槽ＳＩＭ／ＵＩＭ卡是無線網(wǎng)關(guān)撥號上網(wǎng)的必要輔件，所以ＳＩＭ／ＵＩＭ卡必須被正確安裝才能達(dá)到無線網(wǎng)關(guān)穩(wěn)定快速上網(wǎng)的效果。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成3知識鏈接ＳＩＭ卡插槽位于設(shè)備的頂部，使用螺釘旋具或其他尖銳物品用力壓一下，可將卡托推出。本卡托為標(biāo)準(zhǔn)尺寸ＳＩＭ卡托，如圖所示。如果使用ＭｉｃｒｏＳＩＭ卡或者ＭｉｎｉＳＩＭ卡，則需要使用相應(yīng)的卡托，如圖所示。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成3知識鏈接（１０）Ｒｅｌｏａｄ按鍵Ｒｅｌｏａｄ按鍵是網(wǎng)關(guān)的復(fù)位按鍵，其作用是不進(jìn)入網(wǎng)關(guān)配置頁面的條件下直接將網(wǎng)關(guān)的參數(shù)配置恢復(fù)到出廠默認(rèn)值。Ｒｅｌｏａｄ按鍵可以直接有效地解決由于參數(shù)配置不當(dāng)造成的網(wǎng)關(guān)無法上網(wǎng)、無法登錄、無法管理等問題。（１１）天線接口天線為網(wǎng)關(guān)增強(qiáng)信號的必要配件，必須正確安裝方能獲得最優(yōu)的上網(wǎng)體驗(yàn)。ＩＤＧＳ８００工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)有４個天線接口，分別是外接４Ｇ全頻天線、Ｗｉ－Ｆｉ天線、藍(lán)牙天線（可選）、ＧＰＳ天線（可選）。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成3知識鏈接（１２）指示燈說明指示燈是網(wǎng)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)的最直觀顯示，從指示燈的狀態(tài)可以方便、快速、較準(zhǔn)確地判斷網(wǎng)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。ＩＤＧＳ８００工業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)的狀態(tài)指示燈如圖所示。工業(yè)網(wǎng)關(guān)指示燈狀態(tài)說明知識鏈接指示燈指示燈說明Power電源指示燈：開機(jī)運(yùn)行電源指示燈會亮Work工作指示燈：設(shè)備運(yùn)行后，一直閃爍Link連接指示燈State狀態(tài)指示燈橫杠（-）信號強(qiáng)度指示燈：信號強(qiáng)度指示燈亮起的越多，代表信號越強(qiáng)2G2G指示燈：LTE模塊工作在2G時(shí)亮起3G3G指示燈：LTE模塊工作在3G時(shí)亮起4G4G指示燈：2G和3G信號燈同時(shí)亮，代表LTE模塊工作在4GDO1-DO4設(shè)備工作指示燈DI1-DI4設(shè)備工作指示燈工業(yè)網(wǎng)關(guān)的設(shè)備接口與上傳接口4知識鏈接（１）串行接口串行接口（ＳｅｒｉａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）簡稱“串口”，也稱串行通信接口（通常指ＣＯＭ接口），是采用串行通信方式的擴(kuò)展接口（串行通信是指將數(shù)據(jù)按位依次傳輸，通信雙方按位進(jìn)行，遵守時(shí)序的一種通信方式）。串行接口按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議劃分包括ＲＳ－２３２Ｃ、ＲＳ－４２２、ＲＳ－４８５等，這些標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。串口常用的接口插座為９芯Ｄ型（ＤＢ９）插座，如圖所示，分為公頭和母頭，有各自的引腳序號。工業(yè)網(wǎng)關(guān)的設(shè)備接口與上傳接口4知識鏈接（２）鳳凰接線端子１９２８年，菲尼克斯（Ｐｈｏｅｎｉｘ）電氣公司發(fā)明了世界上第一片組合式接線端子，而菲尼克斯是英文Ｐｈｏｅｎｉｘ的音譯，中文譯為“鳳凰”，因此業(yè)界習(xí)慣把該公司生產(chǎn)的接線端子簡稱為鳳凰接線端子。該接線端子可以分為歐式接線端子、插拔式接線端子、變壓器接線端子、建筑物布線端子、彈簧式接線端子等類型。工業(yè)網(wǎng)關(guān)所使用的鳳凰接線端子如圖所示。配置工業(yè)網(wǎng)關(guān)任務(wù)實(shí)施【任務(wù)目的】理解并掌握工業(yè)網(wǎng)關(guān)的配置方法【步驟1】

登錄工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)置界面【步驟1】

登錄工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)置界面輸入用戶名和密碼，單擊“登錄”按鈕，即可進(jìn)入工業(yè)網(wǎng)關(guān)配置界面?！静襟E2】

掌握數(shù)據(jù)采集配置方法工業(yè)網(wǎng)關(guān)支持多種ＰＬＣ協(xié)議，可以采集多種型號的ＰＬＣ數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)置的上報(bào)規(guī)則將解析出的ＰＬＣ數(shù)據(jù)上報(bào)到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺。工業(yè)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程如圖所示。【步驟2】

掌握數(shù)據(jù)采集配置方法

（１）連接ＰＬＣ設(shè)備工業(yè)網(wǎng)關(guān)和ＰＬＣ設(shè)備之間使用以太網(wǎng)或串口線進(jìn)行連接，工業(yè)網(wǎng)關(guān)串口接線如圖所示。【步驟2】

掌握數(shù)據(jù)采集配置方法（２）添加ＰＬＣ設(shè)備在工業(yè)網(wǎng)關(guān)管理界面頂部選擇“邊緣計(jì)算”選項(xiàng)卡，進(jìn)入“邊緣計(jì)算”界面，在左側(cè)選擇“設(shè)備監(jiān)控”選項(xiàng)組中的“設(shè)備列表”項(xiàng)，顯示設(shè)備列表。在設(shè)備列表中單擊“添加”按鈕，在打開的“添加設(shè)備”對話框中配置ＰＬＣ設(shè)備的通信參數(shù)。如圖所示為添加Ｓ７－１２００ＰＬＣ設(shè)備的示例。【步驟2】

掌握數(shù)據(jù)采集配置方法（３）添加變量在“設(shè)備列表”界面的變量列表中單擊“添加”按鈕，在打開的“添加變量”對話框中可以為剛添加的設(shè)備配置變量參數(shù)，如圖所示?！静襟E3】

了解PLC設(shè)備通信協(xié)議品牌協(xié)議名稱說明西門子PPI例如S7-200或S7-200SMART串口協(xié)議ISO-on-TCP西門子網(wǎng)口協(xié)議三菱MitsubishiCPUport（serial）

MitsubishiMC3C

MitsubishiMC3EMitsubishi3COverTCP歐姆龍F(tuán)INSUDP

HostLink

ModbusModbusTCP網(wǎng)口協(xié)議ModbusRTU串口協(xié)議ABEtherNet/ip網(wǎng)口協(xié)議OPCOPC-UA網(wǎng)口協(xié)議DLT電表DLT645-2007

【步驟4】

掌握網(wǎng)絡(luò)配置方法【步驟5】

掌握云服務(wù)上報(bào)和接收下發(fā)數(shù)據(jù)配置方法【步驟6】

掌握工業(yè)網(wǎng)關(guān)恢復(fù)出廠設(shè)置（１）硬件恢復(fù)出廠設(shè)置①設(shè)備上ＥＲＲ燈熄滅后，按住Ｒｅｓｅｔ鍵。②ＥＲＲ燈常亮?xí)r，松開Ｒｅｓｅｔ鍵。③ＥＲＲ燈熄滅后，再次按?。遥澹螅澹翩I，ＥＲＲ燈閃爍時(shí)松開Ｒｅｓｅｔ鍵；等待ＥＲＲ燈熄滅，表明恢復(fù)出廠設(shè)置成功?！静襟E6】

掌握工業(yè)網(wǎng)關(guān)恢復(fù)出廠設(shè)置（２