基于智慧工廠環境的通信網絡與應用一、任務描述二、調試一、任務描述制造領域市場巨大，物聯網技術賦能制造業，主要體現在數字化以及智能化的工廠改造上，包括工廠機械設備的監控和工廠環境的監控。如圖1所示，利用工業網絡技術（現場總線、工業以太網、無線通信）、數據采集技術、大數據技術，完成對生產制造環境的全方位監測以及數據的可視化展示。圖1智慧工廠一、任務描述具體監測要求如下：（1）生產環境質量監測①場外風速，可用電位計模擬代替；②場內溫度、濕度、噪聲；③場內語音播報情況。（2）生產線狀態監測①工廠生產現場監控②生產線事件數量上傳、具體事件信息；③生產線當前生產狀態：正常、故障等。（3）能源消耗監測①生產線能耗分析；②生產線實時功率監測。二、調試1.硬件選型及匹配圖2硬件對應選型二、調試2.網絡規劃分析（1）傳感器網絡規劃表1網絡通信備選方案序號通信對象連接線纜通信方式一、溫濕度傳感器1.1香蕉頭疊插連接線RS4851.2香蕉頭疊插連接線RS4851.3香蕉頭疊插連接線RS4851.4香蕉頭疊插連接線RS485-ISOonTCP1.5（*）香蕉頭疊插連接線RS485二、調試表1網絡通信備選方案（續）序號通信對象連接線纜通信方式二、噪聲傳感器2.1香蕉頭疊插連接線RS4852.2香蕉頭疊插連接線RS4852.3香蕉頭疊插連接線RS4852.4香蕉頭疊插連接線RS485-ISOonTCP2.5（*）香蕉頭疊插連接線RS485二、調試表1網絡通信備選方案（續）序號通信對象連接線纜通信方式三、電子式電能表3.1香蕉頭疊插連接線RS4853.2香蕉頭疊插連接線RS4853.3香蕉頭疊插連接線RS4853.4香蕉頭疊插連接線RS485-ISOonTCP3.5（*）香蕉頭疊插連接線RS485二、調試表1網絡通信備選方案（續）序號通信對象連接線纜通信方式四、電位計4.1硬接線IO4.2硬接線IO→LoRa五、監控攝像頭5.1無線WiFiTCP5.2網線TCP二、調試（2）數據展示平臺規劃表2數據展示平臺序號平臺示意圖相關硬件——平臺名稱1有人4GDTU——“有人云控制臺”2浪潮斥候網關——“浪潮云州數據采集平臺”3浪潮斥候網關——“IIoT工業物聯網平臺”4浪潮斥候網關——“設備監控運維平臺TMS”二、調試表2數據展示平臺（續）序號平臺示意圖相關硬件——平臺名稱5

浪潮網關——一體機——“大數據平臺”6旋思網關——“SymLink網管軟件”7旋思網關——“PQFusionMES”8監控攝像頭——螢石云平臺9監控攝像頭——海康威視iVMS本地監控軟件二、調試3.網絡結構設計及組態（1）硬件條件圖3網絡結構設計二、調試（2）最終實施方案圖4網絡實施方案二、調試（3）串口接線圖圖5接線示意圖6實際接線二、調試4.數據可視化大屏設計圖7觸摸屏實施（PLC信息收集）二、調試圖8數據大屏規劃圖圖9數據大屏實施圖二、調試5.數據包傳遞分析挑選其中一個典型的數據，如風速（電位計的電壓模擬量），描述從底層的數據/幀生成，到上層的API接口的數據格式。表3數據包傳遞分析序號數據來源數據去向變換通信方式通信數據1電位計LoRa采集器0-10V→0-4095I/O2LoRa采集模塊LoRa模塊無無線透傳3LoRa模塊PLC0-4095→1-10MODBUS二、調試表3數據包傳遞分析（續）序號數據來源數據去向變換通信方式通信數據4PLC斥候網關無PROFINET斥候網關設置完成后，選擇系統管理-工具-網絡抓包，抓包接口選擇LAN，抓包個數可以填入100，其他默認，點擊開始抓包，然后下載抓包文件使用wireshark分析工具打開抓包文件，篩選s7comm通信協議，選擇源IP和目的IP互為、0的臨近交互數據包點擊源IP為0，目的IP為的數據包，選擇S7Communication-Parameter找到數據塊地址對應為風速的項Item[]點擊源IP為，目的IP為0的數據包，選擇S7Communication-Data找到對應的項Item[]，打開項對應的Data即為數據得到的數據為十六進制，根據實際的數據類型為float進行轉化，使用在線進制轉換得到值/hexconvert/二、調試表3數據包傳遞分析（續）序號數據來源數據去向變換通信方式通信數據5斥候網關Iot平臺無MQTT使用wireshark分析工具打開抓包文件，篩選mqtt通信協議，選擇源IP為0,目的IP為11的數據包選擇PublishMessage中Message即為數據包，右側也可以看到完整的十六進制數據以及轉化后的ASCII字符使用MQTTX軟件連接MQTT服務器11:1883，通過訂閱相同Topic可以獲取數據內容二、調試表3數據包傳遞分析（續）序號數據來源數據去向變換通信方式通信數據6Iot平臺可視化大屏無API根據iot平臺生成ProductKey和DeviceName拼接生成完整的API接口參數，點擊數據過濾即看到完整數據（subDeviceName=網關子產品的ProductKey+網關子設備的DeviceName）/chameleon/proxy/gateway/iiot-deviceshadow/deviceProperty/findLatestPropertiesValue?client_id=chanjiao&client_secret=!QAZse4@W3a?&api_host=11:60000&deviceName=GdXzckSORESsWFp&subDeviceName=0xJBvbccZry-QldoVxphIrQtByF&productId=GHGfoMDX7k7

二、調試6.系統優化根據表3數據內容，得出通過LoRa采集器采集電位計電壓模