工业互联网网络运维 课件 项目三 Socket通信配置

工业互联网网络运维本章概要项目三Socket通信配置项目三Socket通信配置工业互联网不是互联网在工业的简单应用，而是具有更为丰富的内涵和外延。它以网络为基础、平台为中枢、数据为要素、安全为保障，既是工业数字化、网络化、智能化转型的基础设施，也是互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合的应用模式，同时也是一种新业态、新产业，将重塑企业形态、供应链和产业链。确保工业数据的流通与传递，涉及到诸多通信协议，在工业现场中使用到的主流协议包括Socket、MQTT、ModBus、OPCUA等等。本章概要项目三Socket通信配置项目三Socket通信配置本章的主要内容：Socket通信配置MQTT通信配置Modbus通信配置交换机通信配置本章概要项目三Socket通信配置项目三Socket通信配置本章的学习要求：了解工业互联网网络通信相关协议；掌握数据采集接口，包括485、232、以太网；熟悉熟悉局域网协议Socket配置；物联网协议MQTT通信配置、熟悉工业现场通信ModbusRTU、ModbusTCP、OPCUA、西门子S7等通信配置；熟悉相关配置的工具软件使用方法，掌握工业互联网网络通信调测方法，为后续工业数据上云应用提供技术保障。任务描述任务1Socket通信配置任务1Socket通信配置在计算机通信领域，socket被翻译为“套接字”，它是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式。通过socket这种约定，一台计算机可以接收其他计算机的数据，也可以向其他计算机发送数据。本任务要求能够在Socket客户端软件中，设置服务器的IP地址和端口，进而连接到服务器。任务实现任务1Socket通信配置任务1Socket通信配置Socket连接过程需要一对套接字ClientSocketServerSocket任务1Socket通信配置任务1Socket通信配置Socket连接过程套接字连接过程：（1）服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。（2）客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。任务实现任务实现任务1Socket通信配置任务1Socket通信配置（3）连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。Socket连接过程任务训练任务1Socket通信配置任务1Socket通信配置根据工业互联网网络运维系统提供的Socket客户端，完成socket服务端和客户端的通信配置。任务训练任务1Socket通信配置任务1Socket通信配置配置步骤（1）关闭本地PC的防火墙。（2）打开socket工具，建立一个服务器TCPServer，并定义本地端口，例如：60000。（3）建立一个客户端TCPClient，并设置服务器的IP和端口。（4）客户端连接到服务器，完成三次握手。（5）服务器和客户端完成全双工通信。感谢聆听敬请指导工业互联网网络运维任务描述任务2MQTT通信配置任务2MQTT通信配置MQTT是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上。MQTT可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。MQTT是一个基于客户端/服务器的消息发布/订阅传输协议。本任务要求能够在MQTT客户端软件中，设置服务器的登陆信息，登陆测试服务，实现数据发送和接收。任务实现MQTT.fx是一款基于EclipsePaho，使用Java语言编写的MQTT客户端工具。支持通过Topic订阅和发布消息，一般用来前期实现云平台调试。任务2MQTT通信配置任务2MQTT通信配置配置MQTT.fx客户端任务实现配置MQTT.fx客户端配置文件任务2MQTT通信配置任务2MQTT通信配置任务实现用户信息任务2MQTT通信配置任务2MQTT通信配置配置MQTT.fx客户端任务实现SSL安全证书任务2MQTT通信配置任务2MQTT通信配置配置MQTT.fx客户端任务实现网络代理任务2MQTT通信配置任务2MQTT通信配置配置MQTT.fx客户端任务实现遗嘱设置任务2MQTT通信配置任务2MQTT通信配置配置MQTT.fx客户端任务训练根据工业互联网网络运维系统提供的MQTT.fx客户端，订阅Topic消息，完成MQTT通信配置。任务2MQTT通信配置任务2MQTT通信配置任务训练配置步骤（1）打开MQTT.fx客户端，点击配置按键，在弹出的对话框中点击“+”，新建服务器登陆信息。（2）输入BrokerAddress：，BrokerPort：1883，ClientID点击“Generate”生成。（3）登陆服务器，编写Topic信息，在Subscribe选项卡下输入Topic信息，并订阅；在Publish选项卡下，在当前Topic下输入一串字符，并发布；实现订阅Topic信息。任务2MQTT通信配置任务2MQTT通信配置感谢聆听敬请指导工业互联网网络运维任务描述任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置ModBus是一种串行通信协议，是工业设备之间常用的一种通信连接方式。ModBus协议是一个master/slave架构的协议，它有一个节点是master节点，其他使用ModBus协议参与通信的节点为slave节点，且每一个slave设备都有一个唯一的地址。Modbus允许多个(最多247个)设备连接在同一个网络上进行通信。本任务要求能够在Modbus模拟器软件中，设置Modbus设备地址、数据地址、数据内容等，实现数据发送和接收，实现数据解析。任务实现打开串口虚拟助手软件LaunchVirtualSerialPortDriverPro，虚拟COM1口作为主机端口，COM2口作为从机端口，并实现互联。（1）配置地址位、功能码及数据，添加校验位。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务实现点击“添加虚拟对”后，可以看到左边栏出现虚拟串行对，COM1<->COM2（1）配置地址位、功能码及数据，添加校验位。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务实现打开主机模拟器ModbusPoll和从机模拟器ModbusSlave（1）配置地址位、功能码及数据，添加校验位。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务实现点击Connection->Connect（1）配置地址位、功能码及数据，添加校验位。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务实现弹出的对话框配置串口参数，连接使用SerialPort，波特率设置9600bps，8位数据位，无校验位，1位停止位，RTU模式，ModbusPoll端使用虚拟串口COM1->COM2，ModbusSlave端使用虚拟串口COM2->COM1。设置完成后点击OK（1）配置地址位、功能码及数据，添加校验位。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务实现依次修改从机模拟器ModbusSlave的数据，可以看到主机模拟器ModbusPoll对应数据地址的数据也随着改变，说明两个模拟器正在通讯。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置（1）配置地址位、功能码及数据，添加校验位。任务实现点击DisPlay->Communication，能够看到传输的具体数据任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置（2）实现数据发送和接收，并解析数据内容。任务实现主机发送01030000000AC5CD从机地址功能码数据地址数据长度CRC校验010314000A000900080007000600050004000300020001ADB5从机地址功能码返回数据长度数据CRC校验从机返回（2）实现数据发送和接收，并解析数据内容。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务训练（1）请完成温湿度变送器通讯端口参数配置。置温湿度变送器的协议为Modbus协议，配置设备地址为1，波特率为9600pbs，数据位为8位，停止位为1位，无检验位，配置完成后，确认是否配置正确。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务训练（2）请完成Modbus网关M511配置。查看电能表的设备地址及端口通讯参数，包括波特率、数据位、停止位，检验位。通过点按按键，切换显示界面，查看电能表端口参数。液晶显示如图3-19所示。可见，当前协议为ModbusRTU协议，波特率9600bps，8位数据位，没有校验位，1位停止位，设备地址为3。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务训练根据查看结果，配置Modbus网关USR-M511，实现对电能表的数据采集。通过网线连接USR-M511和电脑，并通电运行，电脑需设置一个静态的IP地址，与M511的IP地址在同一个网段，比如:01。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务训练打开电脑中的浏览器，地址栏直接输入USR-M511默认IP地址，弹出的对话框中输入用户名和密码，都为admin，点击登录。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务训练登录后，点击串口，设置串口参数，波特率9600bps、数据位8位、校验位无、停止位1位，与查看的电能表串口参数一致，设置完成后，点击保存设置，并点击重启。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置任务训练选中网络，设置工作方式为“MODBUS_RTU_从机”，不勾选“使能ModbusOver协议”设置完成后，点击保存设置，并点击重启。Modbus网关USR-M511设置完成。再次登录后，可查看是否设置成功。任务3ModBus通信配置任务3ModBus通信配置感谢聆听敬请指导工业互联网网络运维任务描述任务4交换机通信配置任务4交换机通信配置MOXA交换机（EDS-408A）系列专为工业应用而设计。该交换机配备各种实用的管理功能，例如TurboRing、TurboChain、环网耦合、IGMPSnooping、IEEE802.1QVLAN、基于端口的VLAN、QoS、RMON、带宽管理、端口镜像，以及通过电子邮件或继电器发出警告。使用Web管理界面或EDS-408A交换机顶部面板上的DIP开关，即可轻松设置TurboRing。本任务要求能够在网页端设置MOXA交换机相关信息。任务实现进入本机网络连接属性，打开本地连接属性，更改电脑的IP地址，如（MOXA交换机EDS-408A默认的地址为53），将电脑设置与此网段匹配的IP地址，使用网线连通电脑与交互机。在配置模式下打开浏览器，输入MOXA地址默认IP地址53，进入设备管理界面。任务4交换机通信配置任务4交换机通信配置任务实现设置密码复杂度、错误重试次数以及尝试错误后的再次登录时间，保证密码的安全性。1）密码策略设置任务4交换机通信配置任务4交换机通信配置任务实现为了防止黑客攻击，交换机可设置登录访问的IP列表。非列表内的IP地址是不允许进行访问的。

2）可访问IP列表设置任务4交换机通信配置任务4交换机通信配置任务实现以太网端口设置包括给用户控制端口访问，端口传输速度，流量控制和端口类型(MDI或MDIX)。

3）以太网端口设置任务4交换机通信配置任务4交换机通信配置任务实现网络配置允许用户同时配置IPv4和IPv6参数，以便通过网络进行管理访问。Moxa交换机支持IPv4和IPv6，可以通过这两种地址类型中的任何一种来管理。

4）网络参数配置任务4交换机通信配置任务4交换机通信配置任务实现Moxa交换机的端口中继功能，允许设备通过聚合多达4个中继组进行通信，每个组最多有8个端口。如果其中一个端口失败，其他七个端口将自动提供备份并共享流量。

5）端口中继配置任务4交换机通信配置任务4交换机通信配置任务实现服务质量(QualityofService，QoS)提供了一种