工业数据采集与标识解析 课件5.1 边缘网关数据采集

项目5生产数据可视化任务5.1边缘网关数据采集

本任务要求以御控YC-5300N边缘网关为对象，基于前四个项目创建的生产过程中各种传感器数据采集任务，完成边缘网关安装接线、信息配置，为后续与云平台配合实现生产数据可视化搭建好硬件基础，打通现场传感器数据上云的硬件通路。5.1.1任务要求1.任务要求（1）定义

边缘网关是部署在网络边缘侧的设备，在终端设备和云端服务器之间架设桥梁，通过网络联接、协议转换等功能联接物理和数字世界，提供轻量化的联接管理、实时数据分析及应用管理功能，在工业网络系统中扮演着至关重要的角色。1.边缘网关概述5.1.2知识准备5.1.2知识准备（2）功能①数据采集与处理：从传感器、控制器、仪表等终端设备采集数据，包括温度、压力、流量、电量等各种参数。对这些数据进行初步处理和分析，如数据清洗、聚合和加工，然后将精简后的数据发送至云端，以减少网络带宽的消耗。②协议转换：工业现场往往存在着多种不同的通信协议，而云平台通常需要统一的数据格式，将不同协议的现场设备数据转换为云平台可接受的格式。例如，将Modbus、Profibus等现场总线协议转换为MQTT、HTTP等互联网通信协议，实现设备与云平台的无缝连接，使得不同设备能够互联互通。1.边缘网关概述5.1.2知识准备（2）功能③安全与隐私保护：提供设备安全认证和访问控制，对传输的数据进行加密、解密和完整性校验，确保数据传输的安全性。④边缘计算：对采集到的数据进行初步分析和处理，如数据滤波、异常检测、趋势分析等。通过在本地进行数据分析和决策，减少数据传输量，减轻云端服务器的压力，降低网络带宽压力，提高数据处理的实时性。例如，当检测到设备异常时，边缘网关可以立即发出警报，而无需等待云平台的处理。⑤云边协同：与云端协同工作，实现数据的远程管理和分析。1.边缘网关概述5.1.2知识准备（3）优点①降低延迟：数据处理在边缘进行，减少了数据传输到云端再返回的时间，显著降低了延迟。②高安全性：在边缘处理数据可以减少数据在网络中传输的距离，从而降低数据泄露的风险。③节省带宽：通过在边缘处理大部分数据，只将必要的信息发送到云端，减少了网络带宽的使用。④离线操作：边缘网关可以在没有网络连接的情况下继续运行，适用于网络不稳定或无法连接到云端的环境。1.边缘网关概述5.1.2知识准备（4）结构

边缘网关通常由硬件和软件组成。硬件部分包括网络接口、存储装置和处理器等；软件部分则包括操作系统、通信协议和安全机制等。随着技术的发展，超融合网关等新型态的边缘网关也开始出现，它们集成了更多的功能和性能，进一步提升了网络效率和灵活性。1.边缘网关概述5.1.2知识准备（5）应用场景①智能家居：连接各种传感器、控制器等设备，实现自动化控制、能源管理、安全监控等功能。②智能制造：监控和控制工业设备，如传感器、执行器和机器，实现实时的数据分析和处理，优化生产过程。③智慧城市：管理各种市政设施，如交通信号灯、监控摄像头、环境质量监测等，提升城市管理效率和居民生活质量。④医疗健康：应用于医疗设备的监测和管理，如患者监护仪、医疗传感器等，提升医疗健康服务的质量和效率。1.边缘网关概述5.1.2知识准备（5）应用场景⑤智慧农业：监控和控制农业设备，收集和分析土壤湿度、温度、光照等数据，为农业生产提供实时的决策支持。1.边缘网关概述图5-1边缘网关应用场景5.1.2知识准备YC-5300N是御控工业物联网系列产品中一款工业级的远程通讯网关设备，对PLC、基板和仪表等现场设备采用RS485/网口的Modbus通信模式采集数据，对云平台采用4G/以太网/Wifi联网的方式上传采集数据，可以方便地实现现场设备的数据采集、远程监控和远程调试等功能。2.御控YC-5300N边缘网关图5-2YC-5300N边缘网关安装位置5.1.3任务实施1.边缘网关安装接线（1）安装如图5-3所示，御控YC-5300N边缘网关采用标准导轨安装方式，打开包装盒，取出网关、天线、导轨卡件等，先将卡件通过配套螺钉固定在网关背面，然后将网关从上往下移动，让其卡件固定挂在导轨某一位置，则边缘网关安装完毕。图5-3YC-5300N边缘网关安装示意图5.1.3任务实施（2）接线

图5-4为御控YC-5300N边缘网关的主视和俯视图，共包含2路以太网口，1路RS485串行接口，1路RS232串行接口，1个电源接口，1个天线接口，支持4G和以太网方式进行联网，串行接口和电源接口的端子定义如表5-1、5-2所示。1.边缘网关安装接线图5-4YC-5300N边缘网关视图①以太网接口②串行接口③电源接口④天线接口12345RS232TXRS232RXGND485A485B表5-1串行接口端子定义表5-2电源接口端子定义12312~24VGND接地线5.1.3任务实施1）以太网口接线1.边缘网关安装接线根据需接入网口的设备与边缘网关的距离，选择适当长度的网线，自制RJ45接头，也可选购成品网线，如图5-5所示，将设备的LAN口接入御控YC-5300N边缘网关的LAN口。图5-5网线5.1.3任务实施2）串行口接线1.边缘网关安装接线根据表5-1的定义，选取粗细在0.5-1.5mm2范围内的电缆，通过剪切、剥线、压接针型冷压端子等步骤制作二根或三根电缆，将制作好的二根或三根电缆一端对应接入5pin的3.5MM插拔式接线端子公头的4-5引脚或1-3引脚，另一端接入设备，如图5-6所示。图5-65p的3.5MM插拔式接线端子对5.1.3任务实施3）电源接线1.边缘网关安装接线根据表5-2的定义，选取粗细在0.5-1.5mm2范围内的电缆，通过剪切、剥线、压接针型冷压端子等步骤制作三根电缆，将制作好的三根电缆一端接入3pin的3.5MM插拔式接线端子公头，另一端分别接入直流电源的正极、负极、接地端，如图5-7所示。图5-73p的3.5MM插拔式接线端子对5.1.3任务实施4）天线接线1.边缘网关安装接线如图5-8所示，御控YC-5300N边缘网关上方的天线接口是SMA母头（英文全称为Sub-Miniature-A，翻译为微型A型），配套的天线是SMA公头吸盘天线，该天线的阻抗为50Ω，增益为2dBi。连接时只需把母头的“外螺旋+孔”、公头的“内螺旋+针”对准旋紧即可。图5-8SMA公头吸盘天线5.1.3任务实施（1）修改电脑IP地址2.边缘网关信息配置①将电脑的ip地址修改为与边缘网关在同一网段，因边缘网关IP地址默认为0，如图5-9所示，所以把电脑IP地址设置为0，实际配置中只要注意将最后两位地址设置为与边缘网关IP地址不冲突即可；②子网掩码设置为；③默认网管设置为。图5-9修改电脑IP地址5.1.3任务实施（2）配置云平台信息2.边缘网关信息配置①打开YuconConfig软件，输入边缘网关IP地址0；②点击连接按钮，等待提示连接成功；③点击读取配置信息按钮，读取御控私有云平台所在服务器的配置信息；图5-10YUCONFIG软件配置5.1.3任务实施（2）配置云平台信息2.边缘网关信息配置④选择使用御控私有云或第三方MQTT服务器；⑤根据实际情况，填写MQTT服务器的IP地址：0；⑥填写MQTT端口：19020；图5-10YUCONFIG软件配置5.1.3任务实施2.边缘网关信息配置⑦填写MQTT用户名：admin；⑧填写MQTT密码：123456；⑨点击写入配置信息完成云平台信息配置。图5-10YUCONFIG软件配置（2）配置云平台信息5.1.3任务实施（3）登录进入边缘网关配置页面2.边缘网关信息配置①打开浏览器，在网页地址栏输入0:6023，按回车键；②在登录页面输入用户名：yucon；③输入密码：yucon888，点击登录按钮进入配置页面。图5-11登录进入网关配置页面5.1.3任务实施2.边缘网关信息配置①进入配置界面选择IP配置；②取消勾选DHCP，使用静态IP；③因云平台所在服务器的IP地址为0，边缘网关需与服务器在同一网段，所以将边缘网关IP地址改为0；④子网掩码设置为；（4）配置边缘网关IP信息图5-12配置重启网关5.1.3任务实施2.边缘网关信息配置⑤默认网关设置为，注意必须设置否则跨网段无法通讯；⑥DNS填写为14；⑦点击保存按钮，保存完成后返回此界面；⑧点击重启网关，等待2-3分钟后指示灯PWD红色灯常亮、SYS绿灯闪烁、Data蓝色灯常亮，网关重启完成。（4）配置边缘网关IP信息图5-12配置重启网关5.1.4

拓展任务在某一工业网络智能控制系统开发过程中，甲方修改项目需求，将云平台服务器的IP地址改为0，请根据这一更改需求，完成边