工业互联网边缘计算技术应用 课件 项目四-任务2生产线设备数据采集

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如何采集汽车冲压车间现场设备的生产数据？05课后拓展04课堂总结03任务实施02确定任务01情景导入为将冲压车间自动化产线的数据传递到工业智能网关，完成设备数据的实时采集。首先需要深入了解生产线中PLC的型号、通信协议（如Modbus、Profinet等）以及相关参数设置，然后通过对工业智能网关进行配置（包括数据采集的频率、点位及数据格式等参数），使其支持与PLC所采用的通信协议相匹配，建立PLC（可编程逻辑控制器）与工业智能网关之间的稳定通信，确保准确采集到关键的生产数据，如加工速度、产品尺寸、设备温度等。目录02确定任务05课后拓展04课堂总结03任务实施01情景导入OPCUA协议ONE整理设备采集参数TWO设备数据采集THREE开发运维一体化

数据存储数据库大数据平台实时数据库文件服务器缓存索引库日志库

采集层条码枪DCS/PLCSCADA电子秤射频设备质检设备GIS数据03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务一、OPCUA协议OPCUA（OpenPlatformCommunicationsUnifiedArchitecture）作为一种工业通信协议，主要用于在工业自动化系统当中进行信息交换。它属于一种基于服务的通信协议，能够在各类不同的系统和设备之间达成互操作性。过往，由不同厂商所生产的设备运用着各异的通信协议，致使设备之间难以相互交流。这给工业自动化造成了众多挑战，例如数据集成艰难、系统繁杂等。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务OPCUA协议优势开放性

统一架构

跨平台和跨语言

可靠性和稳定性

一、OPCUA协议开发运维一体化

数据存储数据库大数据平台实时数据库文件服务器缓存索引库日志库

采集层条码枪DCS/PLCSCADA电子秤射频设备质检设备GIS数据03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务1.智能仓储与物流通过OPCUA，可以方便地从不同设备和系统中收集数据，并开展实时监控和分析。这对于工业过程的优化和问题排查非常有帮助。2.设备集成和互操作OPCUA使得不同厂商生产的设备可以无缝集成。无论是机器人、传感器还是控制系统，只要支持OPCUA，它们就可以相互协作，提高生产效率和灵活性。3.云平台连接通过OPCUA，工业设备可以与云平台进行连接，实现远程监控和管理。这为远程诊断、远程维护等提供了非常大的便利，同时也为数据分析提供了更多的可能性。一、OPCUA协议典型应用场景03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务二、整理设备采集参数序号设备名称规格型号采集内容数据类型1线首单元SiemensCPU1215C拆垛手冲次Integer拆垛抛料数量Integer喷油机气压Float喷油机油压Float挤干琨压力Float清洗机喷油量Float2冲压机SiemensCPU1215C液压垫压力1~8Float3传送机械手SiemensCPU1215C提前角度Float搬运次数Integer4线尾单元SiemensCPU1215C生产数量Integer合格数量Integer5冲压线中控SiemensCPU1215C整线速度Integer换模时间Integer设备开机时间Integer设备停机时间Integer03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤1：硬件连接。利用工业智能网关完成生产线数据的采集，接线如图所示。根据硬件连接接线图，智能网关VS接+24V，智能网关黑色线接GND，工业智能网关LAN1口通过以太网线接PLC的PROFINET接口，LAN2口通过以太网线接电脑网口。三、设备数据采集03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤2：PLC配置。（1）启动OPCUA服务器。进入“设备视图”，选中“CPU”，“CPU属性”→“OPCUA”→“服务器”，勾选“激活OPCUA服务器”，如图所示。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤2：PLC配置。（2）设置服务器相关参数。在“CPU属性”→“OPCUA”→“服务器”→“选件”→“常规”属性对话框内，可以设置端口号、最大会话超时时间，最大OPCUA会话数量等参数，如表4-8所示。OPCUA选件参数备注

端口：设置服务器的端口号，默认4840，允许范围：1024-49151之间最大会话超时时间：指定在不进行数据交换的情况下OPCUA服务器关闭会话之前的最大时长。默认30s，允许范围：1-600000s之间最大OPCUA会话数量：OPCUA服务器启动并同时操作的最大会话数。最大会话数取决于CPU的性能。截至到V4.5版本，S7-1200最大会话数是10个（V4.4版本为5个）。

服务器的订阅设置：最短采样间隔：设置OPCUA服务器记录CPU变量值并与以前值相比较检查是否发生变更的时间间隔。最短发布间隔：变量值发生改变时服务器通过新值向客户端发送消息的时间间隔。已监视项的最大数量：指定该CPU的OPCUA服务器可同时监视值更改的最大元素数量。监视会占用资源。可监视元素的最大数量取决于所用的CPU。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤2：PLC配置。OPCUA选件参数备注建立服务器证书

激活OPCUA服务器并确认安全提示后，STEP7会自动为服务器生成自签署证书，用户也可以生成由证书颁发机构签名的CA证书；注意！如何生成CA证书以及证书的管理请参考后续的常见问题。（新增、导出或删除证书）可在CPU的证书管理器中实现：CPU属性防护与安全→证书管理器设置服务器安全策略

调试初期可以考虑使用默认的“无安全设置”，一旦调试结束，建议只选择与您的设备或工厂的安全概念兼容的安全策略，如果可能，请使用"Basic256Sha256"设置，并禁用所有其它安全策略。设置可信客户端

使用可信客户端列表，以仅允许对特定客户端进行访问。此项为可选操作，可以直接选择下载的“运行时自动接受所有客户端证书”如果选择选项"运行时自动接受所有客户端证书"（位于"受信客户端"列表下），则服务器会自动接受所有客户端证书。（3）Securechannel设置。依次选择“CPU属性”→“OPCUA”→“服务器”→“Security”→“Securechannel”，在此对话框内可以设置服务器证书、服务器上可用的安全策略、以及可信客户端，如表所示。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤2：PLC配置。（4）用户身份验证。依此选择“CPU属性”→“OPCUA”→“服务器”→“Security”→“用户身份验证”，此参数可设置OPCUA客户端中用户访问服务器时需通过的认证方式，如图所示。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤2：PLC配置。（5）设置OPCUA运行许可证。依此选择“CPU属性”→“运行系统许可证”→“OPCUA”→设置“购买的许可证类型”，S7-1200所有CPU所使用的许可证类型都是一种：SIMATICOPCUAS7-1200Basic，如图所示。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤2：PLC配置。（6）新增服务器接口。项目树PLC站点下，依此选择“OPCUA通信”→“服务器接口”→“新增服务器接口”，在弹出的“新增服务器接口”内选择“服务器接口”，如图所示。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤2：PLC配置。（7）将要采集的数据连接至OPCUA服务器接口。双击新增的服务器接口（项目树PLC站点下，依此选择“OPCUA通信”→“服务器接口”→“服务器接口_1”),打开“OPCUA服务器接口”对话框，将对话框右侧的OPCUA元素依次或者整体拖拽至左侧的服务器接口下方的空白行，如图所示。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤3：工业智能网关配置。（1）启用TCP。在左侧工程树型结构下，依次展开“数据中心”→“I/O点”，双击“TCP”按钮，勾选“启用”，其余参数默认即可，单击“应用”按钮，完成TCP网口启用配置，如图所示。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤3：工业智能网关配置。（2）添加要采集的PLC—线首单元。右击“TCP”，选择“添加设备”。在跳转出的“新设备”属性页下，单击“启用设备”选项，配置PLC基本属性，配置完成后，单击“应用”按钮，完成设备添加，如图所示。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务步骤3：工业智能网关配置。（3）添加I/O点。双击树形图下线首单元终端I/O点。单击“添加”按钮，为线首单元终端设备添加通信I/O点，如图所示。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务线首单元终端I/O点建立完成后，在I/O点列表中集中显示，包含数据名称、数据类型、地址、转换类型、缩放类型等I/O点关键参数，如图所示。03任务实施05课后拓展04课堂总结01情景导入02确定任务完成上述设备设置