工业数据采集与标识解析 课件1.1一维码数据采集及工业数据采集认知

项目一

工业互联网标识解析【知识目标】

掌握工业互联网标识解析的架构。

掌握一维码、二维码、RFID通信方法。

掌握PLC对一维码、二维码、RFID芯片内容的读写方法。【能力目标】

能应用扫码器，进行一维码数据的读取解析。

能应用机器视觉，进行二维码数据的读取解析。

能应用RFID读写器，进行RFID数据的读写解析。【素质目标】

培养学生精益求精的工匠精神。

培养学生持之以恒的学习态度。

培养学生程序编写的创新意识。任务1.1一维码数据采集及工业数据采集认知本任务需应用工业数据采集中常用的一维码为载体进行工业数据采集，并解析工业数据采集的意义及体系架构，通过硬件组态、参数设置完成通讯，采集瓶体一维码数据，方便进行生产信息记录及分析。1.1.1任务要求1.任务要求随着信息化与工业化的深度融合，信息技术渗透到了工业企业产业链的各个环节，推动了以“智能化生产、个性化定制、网络化协同和服务化延伸”为代表的新兴智能制造模式的发展，其核心是基于海量工业数据的全面感知。工业数据采集可以实现对生产现场各种工业数据的实时采集和整理，为企业的MES、ERP等信息系统提供大量工业数据，通过对积累沉淀的工业大数据的深入挖掘，实现生产过程优化和智能化决策。1.工业数据采集的意义1.1.2知识准备工业互联网产业联盟发布的《工业数据采集产业研究报告》定义了工业数据采集是利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、运营环境、人等要素信息进行实时高效采集和云端汇聚。工业数据采集对应工业互联网平台体系架构中的边缘层，是数据的第一入口，信息可能来自加装的物理传感器，也可能来自装备与系统本身。由于信息来源非常多样，因此如何从这些设备和系统中获取数据，是工业物联网面临的第一道门槛。工业数据采集就是通过各类通信手段接入不同设备、系统和产品，采集大范围、深层次的工业数据，以及异构数据的协议转换与边缘处理，构建工业互联网平台的数据基础。只有采集足够的工业数据，才能基于大数据进行数据分析、处理、监控、智能决策等，才能实现数字化，因此，工业数据采集是智能制造和工业互联网的基础和先决条件，是工业企业实现透明工厂、智能工厂的基础。1.工业数据采集的意义1.1.2知识准备1.1.2知识准备(1)工业现场设备的数据采集主要通过现场总线、工业以太网、工业光纤网络等工业通信网络实现对工厂内设备的接入和数据采集，可分为三类：对传感器、变送器、采集器等专用采集设备的数据采集；对PLC、RTU、嵌入式系统、IPC等通用控制设备的数据采集；对机器人、数控机床、AGV等专用智能设备/装备的数据采集。主要基于智能装备本身或加装传感器两种方式采集生产现场数据，包括设备（如机床、机器人）数据、产品（如原材料、在制品、成品）数据、过程（如工艺、质量等）数据、环境（如温度、湿度等）数据、作业数据（现场工人操作数据，如单次操作时间）等数据。主要用于工业现场生产过程的可视化和持续优化，实现智能化的决策与控制。2.工业数据采集的范围1.1.2知识准备2.工业数据采集的范围1.1.2知识准备(2)工厂外智能产品/装备的数据采集

主要通过工业物联网（3G/4G、NB-IoT等）实现对工厂外智能产品/装备的远程接入（通过DTU、数采网关等）和数据采集。主要采集智能产品/装备运行时关键指标数据，包括但不限于如工作电流、电压、功耗、电池电量、内部资源消耗、通信状态、通信流量等数据。主要用于实现智能产品/装备的远程监控、健康状态监测和远程维护等应用。(3)对EPR、MES等应用系统的数据采集

主要由工业互联网平台通过接口和系统集成方式实现对SCADA（数据采集与监视控制系统）、DCS（分散控制系统）、MES、ERP等应用系统的数据采集。2.工业数据采集的范围1.1.2知识准备工业数据采集体系架构包括设备接入、协议转换、边缘数据处理三层，向下接入设备或智能产品，向上与工业互联网平台/工业应用系统对接，如下图所示：

3.工业数据采集体系架构1.1.2知识准备设备接入：通过工业以太网、工业光纤网络、工业总线、3G/4G、NB-IoT等各类有线和无线通信技术，接入各种工业现场设备、智能产品/装备，采集工业数据。协议转换：一方面运用协议解析与转换、中间件等技术兼容Modbus、CAN、Profinet等各类工业通信协议，实现数据格式转换和统一。另一方面利用HTTP、MQTT等方式将采集到的数据传输到云端数据应用分析系统或数据汇聚平台。

边缘数据处理：基于高性能计算、实时操作系统、边缘分析算法等技术支撑，在靠近设备或数据源头的网络边缘侧进行数据预处理、存储以及智能分析应用，提升操作响应灵敏度、消除网络堵塞，并与云端数据分析形成协同。3.工业数据采集体系架构1.1.2知识准备(1)连接性(2)数据第一入口(3)数据量大(4)实时性(5)融合性(6)多种工业协议并存4.工业数据采集的特点1.1.2知识准备一维码是一种由黑白相间的条纹组成的图案，其中黑色部分称为“条”白色的称为“空”。条和空分别用来代表1和0，从而不同粗细条纹间的相互组合，便代表了不同的编码信息。利用二进位的编码，可以表示数字，字符和符号信息。世界上约有225种以上的一维条码，每种一维条码都有自己的一套编码规格，规定每个字母(可能是文字或数字或文数字)是由几个线条及几个空白组成，以及字母的排列。一般较流行一维条码有39码、EAN码、UPC码、128码，以及专门用于书刊管理的ISBN、ISSN等。5.一维码数据采集原理1.1.2知识准备条形码需要使用专门仪器进行识别，即扫码器，条形码中条和空对相同光线的反射率不同，各自的反射光强度也不一样。条形码扫描枪利用该原理，通过光学传感器检测来自不同发射区的不同反射光，对条形码进行识别。条形码标签可以用普通纸打印，也可以使用专门的标签纸打印。自动供料单元的料盒供料平台，应用了扫码器扫描一维码，使当前料盒与当前生产订单建立关联，便于后期生产数据管理，智能分拣和智能仓储单元也应用了扫码器进行瓶体一维码扫描，以便获取相关生产信息。5.一维码数据采集原理1.1.3任务实施（1）硬件准备1.任务准备序号名称型号数量备注1扫码器SCANHOME1二维码/条码2PLCS712001214CDC/DC/DC1

3交换机8口交换机1配套网线（2）软件准备序号名称型号数量备注1博途V1612扫码器软件

IOTService11.1.3任务实施（1）扫码器参数设置2.系统安装通过扫码器参数设置，实现扫码器侧TCP_IP通信客户端建立，及扫码功能配置；具体操作步骤如下：第一步，将网络适配器设置为自动获取IP；若不是新产品可通过二维码恢复出厂设置。。1.1.3任务实施（1）扫码器参数设置2.系统安装第二步，打开扫码器配置软件，与扫码器建立连接。1.1.3任务实施（1）扫码器参数设置2.系统安装第三步，打开设备连接，进入参数编辑界面配置设备参数。各参数设置完成后点击确认，然后重启扫码器。1.1.3任务实施（1）扫码器参数设置2.系统安装第四步，将网络适配器IP地址更改为固定且与刚设置扫码器同一网段。更改完成后，重新进入扫码器软件，查看是否能成功建立连接；否则重新设置扫码器参数。1.1.3任务实施（1）扫码器参数设置2.系统安装第五步，通过说明书提供二维码，让扫码器依次扫取各二维码完成扫码器设置。1.1.3任务实施（2）扫码器与PLC通信2.系统安装扫码器与PLC建立TCP_IP的通信连接，扫码器为客户端；至此在PLC建立服务器，接受扫码器数据；具体操作步骤如下：第一步，通信块调用。1.1.3任务实施（2）扫码器与PLC通信2.系统安装第二步，通信块参数配置。◼EN_R：启用接收功能◼CONT：0时，断开通信连接；1时，建立通信连接并在接收数据后保持该连接；◼ADHOC：0时，未使用TCP协议；1时，使用TCP协议；◼CONNECT：连接描述的指针；◼DATA：接收区的指针；1.1.3任务实施3.系统调试（1）在线监控数据1.1.3任务实施4.验收优化该任务为PLC与扫码器通信建立，通信连接参数的设置，必需与扫码器前面配置参数保持一致否则无法正常通信。通信块调用后，在未设置任何参数的情况下，可以通过组态界面完成通信各参数的配置，并能正确读取一维码数据。1.1.4

拓展任务扫码器扫描一维码后的数据为string类型，可拓展将string类型提取后5位并转化为数字进行相应运算及条件判断。1.1.5课后习题1.判断题1）一维码是一种由黑白相间的条纹组成的图案，其中黑色部分称为“条”白色的称为“空”。（√）2）条形码中条和空对相同光线的反射率不同，各自的反射光强度也不一样，扫码器