一種多協(xié)議工業(yè)數(shù)據(jù)采集器的設計與實現(xiàn)

閆曉凱

摘 要：多協(xié)議工業(yè)數(shù)據(jù)采集器是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)源頭，工業(yè)數(shù)據(jù)采集器建立了一個多協(xié)議并發(fā)的分布式采集發(fā)布軟件構架，根據(jù)各工業(yè)自動化通訊協(xié)議數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)方法，實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場各自動化廠商的多種工業(yè)通訊協(xié)議標準下的實時數(shù)據(jù)的采集、整理與分發(fā)功能，采集器將自動化廠家的私有協(xié)議集成在一起，采集數(shù)據(jù)后形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，并按照約定的格式進行推送和訂閱分發(fā)，這種分布式輕量級數(shù)據(jù)采集器協(xié)議兼容性強，數(shù)據(jù)加密發(fā)布后用戶可按自己的需求訂閱，且實時性強，滿足了生產(chǎn)過程全流程的數(shù)據(jù)采集及智能化生產(chǎn)需求，通過對工業(yè)大數(shù)據(jù)的深入挖掘，對生產(chǎn)過程優(yōu)化和智能化決策有重大意義。

關鍵詞：工業(yè)數(shù)據(jù)采集;物聯(lián)網(wǎng);數(shù)據(jù)分發(fā);智能化;生產(chǎn)過程優(yōu)化;通訊協(xié)議

中圖分類號：TP39文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）07-00-02

0 引 言

工業(yè)數(shù)據(jù)采集是智能制造和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎，發(fā)展工業(yè)數(shù)據(jù)采集是推動工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)全面深度應用的起點，也是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必要條件。目前在工業(yè)數(shù)據(jù)采集領域，各自動化廠家存在多種工業(yè)通訊協(xié)議標準，各自動化設備生產(chǎn)商使用自己開發(fā)的私有工業(yè)協(xié)議，同時為了保證自動化設備和系統(tǒng)的安全，數(shù)據(jù)開放性不足，缺乏數(shù)據(jù)開放接口及文檔說明，無法滿足生產(chǎn)過程全流程的數(shù)據(jù)采集、流動及智能化生產(chǎn)需求。工業(yè)數(shù)據(jù)采集器實現(xiàn)了對生產(chǎn)現(xiàn)場各種工業(yè)數(shù)據(jù)的實時采集和整理分發(fā)，滿足了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與信息系統(tǒng)對各類工業(yè)設備或智能產(chǎn)品的基礎數(shù)據(jù)的需求。數(shù)據(jù)采集器的核心為協(xié)議轉(zhuǎn)換，即運用對工業(yè)通訊協(xié)議的解析與轉(zhuǎn)換實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一。

1 數(shù)據(jù)采集結(jié)構

數(shù)據(jù)采集基于連接與數(shù)據(jù)點的分層配置方式，其中連接包含了不同自動化廠家的連接方式與物理端口連接所需的基本信息等，數(shù)據(jù)點配置包含各采集點的控制器內(nèi)存地址、數(shù)據(jù)類型（包括數(shù)據(jù)在控制器內(nèi)的指向信息）等。根據(jù)配置采集后的數(shù)據(jù)形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式與接口方式，使不同的自動化設備數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的方式和接口流出，實現(xiàn)格式的轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一，便于數(shù)據(jù)進一步處理。

2 協(xié)議的處理方式

由于各自動化廠家的通訊協(xié)議和物理端口等通信方式存在區(qū)別，因此需針對各協(xié)議使用不同的配置信息，其中西門子ISO over TCP協(xié)議配置使用西門子控制器IP地址、槽號、機架號，根據(jù)配置信息與控制器建立ISO TCP連接，數(shù)據(jù)點配置包括點的存儲區(qū)域、內(nèi)存地址、偏移地址、數(shù)據(jù)類型等，根據(jù)連接信息建立連接后，周期性從控制器中數(shù)據(jù)點的配置讀取數(shù)據(jù)，該方式針對西門子常用的S7系列控制器，典型的西門子數(shù)據(jù)采集段代碼如下：

4 結(jié) 語

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，工業(yè)數(shù)據(jù)采集器兼容更多協(xié)議的需求也會越來越強烈，將工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的設備進行互聯(lián)，方便數(shù)據(jù)在底層自由傳輸，基于工業(yè)現(xiàn)場的一手數(shù)據(jù)搭建具有實時監(jiān)視功能的軟件、生產(chǎn)報表及自動化排產(chǎn)軟件、工藝參數(shù)歷史追蹤軟件、基于數(shù)據(jù)經(jīng)驗的機器學習軟件，以及全功能MES系統(tǒng)等。

參 考 文 獻

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