淺析窯爐數(shù)據(jù)上云的傳輸及運(yùn)用

楊紅

摘 要：隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)和分配方式上的應(yīng)用，給生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)算、分析提供了極大的便利，本文從系統(tǒng)構(gòu)成、程序編寫及軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)方面，介紹窯爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)在設(shè)備間的傳輸及運(yùn)用，通過對程序的編寫及軟件設(shè)置，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析，改善設(shè)備運(yùn)行效率，降低運(yùn)維成本，提高生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量，使得生產(chǎn)更經(jīng)濟(jì)、更安全、更便捷。

關(guān)鍵詞：工控機(jī);易控天地;網(wǎng)關(guān)

1 前 言

窯爐在生產(chǎn)的過程中，不同窯爐技術(shù)人員，調(diào)試的結(jié)果，存在較大差異;人員手動(dòng)抄送報(bào)表，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，信息化智能化不高;窯爐能耗大，能源消耗高，節(jié)能有很大提升空間;通過分析以上因素，窯爐生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、分析將是企業(yè)生存和發(fā)展需要思考的問題，生產(chǎn)數(shù)據(jù)是未來企業(yè)生存發(fā)展的支撐點(diǎn)，也是企業(yè)生產(chǎn)中必定產(chǎn)生的"金礦"。通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以建立調(diào)試檔案庫，可以按需要調(diào)出報(bào)表數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析可以建立標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)試檔案，提升標(biāo)準(zhǔn)化程度，降低能源消耗;為了很好的利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)，首先要保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，下面介紹數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

2 窯爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要包括工控機(jī)、易控天地組態(tài)軟件、網(wǎng)關(guān)、云服務(wù)器以及工控機(jī)和網(wǎng)關(guān)之間的網(wǎng)絡(luò)連接線，工控機(jī)配置型號為TPC6000-8172W0的平板電腦，網(wǎng)關(guān)選擇G-Box LN2203-DW-DT產(chǎn)品。

3 易控軟件設(shè)計(jì)及程序編寫

工控機(jī)安裝易控天地組態(tài)軟件，工控機(jī)經(jīng)過串口采集現(xiàn)場儀表，傳動(dòng)變頻器，風(fēng)機(jī)變頻器，流量計(jì)，電能表等窯爐關(guān)鍵參數(shù)，參數(shù)關(guān)聯(lián)到易控天地變量數(shù)據(jù)庫，為了和網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊連接，易控天地需要搭建莫迪康Modbus主站以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序，簡稱ModbusMasterEthernet，以下說明ModbusMasterEthernet在使用中的情況。

（1）在打開的易控天地開發(fā)環(huán)境中，打開“設(shè)備通信”子系統(tǒng)，在右側(cè)驅(qū)動(dòng)列表中，雙擊“ModbusMasterEthernet”節(jié)點(diǎn)或者選擇右鍵菜單中的[添加到工程]命令或者選中后拖動(dòng)到左側(cè)工作區(qū)，在"新建設(shè)備"對話框中配置各個(gè)參數(shù)。

計(jì)算機(jī)接口參數(shù)包括如下：

IP地址：計(jì)算機(jī)IP地址;這里設(shè)為本機(jī)IP地址。

端口號：計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)通信的端口號;設(shè)為8000。

設(shè)備參數(shù)如下：

TCP/UDP：設(shè)備的通信方式。設(shè)為TCP。

設(shè)備IP：設(shè)備的IP地址，設(shè)為網(wǎng)關(guān)IP。

端口號：設(shè)備的端口號，設(shè)為8000。

地址：設(shè)備地址，范圍為1-255。主站與網(wǎng)關(guān)的地址需要保持一致，設(shè)為1。

固定端口：該屬性控制設(shè)備的端口是否有效。當(dāng)IP地址相同端口號不同的多個(gè)客戶端來連接時(shí)，需要建多個(gè)驅(qū)動(dòng)，各驅(qū)動(dòng)固定端口屬性設(shè)置為TRUE;當(dāng)固定端口為FALSE時(shí)，設(shè)備的端口號無效，適用于服務(wù)器與客戶端一對一的關(guān)系模型。這里設(shè)為FALSE。

協(xié)議格式：可選擇TCP、ASCII或RTU格式，用戶根據(jù)現(xiàn)場配置，這里設(shè)為TCP。編碼格式：可選擇ASCII編碼、GB2312或Unicode，用戶根據(jù)現(xiàn)場配置，這里設(shè)為ASCII編碼。

以上設(shè)置完好后，點(diǎn)擊確定，在“設(shè)備通訊”-“設(shè)備連接”區(qū)域生成名稱為“ModbusMasterEthernet1”的設(shè)備。

（2）雙擊“ModbusMasterEthernet1”或選擇右鍵菜單中的[設(shè)備變量]命令，打開設(shè)備變量配置工作區(qū)。通過[添加]按鈕添加寄存器，并設(shè)置名稱、寄存器類型、起始地址、單元長度、訪問、周期等。寄存器類型對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

對于需要傳輸?shù)拈_關(guān)型變量，可以通過程序編寫，先轉(zhuǎn)變成整型，一個(gè)短整型可以包含16個(gè)開關(guān)型變量，這樣可以提高傳輸?shù)男省４蜷_“編程”子系統(tǒng)，新建一個(gè)“程序片段”，程序編寫如下所示：

在建立寄存器時(shí)，寄存器地址不能存在相同地址，相同地址會(huì)導(dǎo)致和網(wǎng)關(guān)通訊異常;網(wǎng)關(guān)設(shè)備訪問的寄存器地址在主站中必須存在，否則從站獲取不到數(shù)據(jù);所有寄存器必須關(guān)聯(lián)變量數(shù)據(jù)庫里面的變量，寄存器的數(shù)據(jù)由所關(guān)聯(lián)的Tag變量提供，變量數(shù)據(jù)庫就成為寄存器和現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)之間的橋梁。配置完成的設(shè)備通信驅(qū)動(dòng)是易控工程的對象，對象的名稱是新建設(shè)備通信驅(qū)動(dòng)時(shí)的命名，在用戶程序中可以直接訪問和控制這個(gè)對象的屬性和方法。

在實(shí)際使用中，當(dāng)易控天地剛開始運(yùn)行時(shí)，網(wǎng)關(guān)采集主站寄存器數(shù)據(jù)，主站寄存器關(guān)聯(lián)變量數(shù)據(jù)庫變量，變量數(shù)據(jù)庫變量關(guān)聯(lián)現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)，由于通訊時(shí)延的問題，現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)還沒有采集上來，這時(shí)網(wǎng)關(guān)采集的主站寄存器數(shù)據(jù)就不是現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)，為了避免出現(xiàn)這樣的問題，對于“ModbusMasterEthernet1”設(shè)備屬性“是否啟用”這里，增加一個(gè)條件，當(dāng)軟件運(yùn)行時(shí)間大于3分鐘時(shí)，在啟用“ModbusMasterEthernet1”設(shè)備，在這3分鐘時(shí)間，首先確保軟件對現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)采集正常，這樣主站寄存器關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)就是正常的，從而網(wǎng)關(guān)采集的數(shù)據(jù)才能準(zhǔn)確可靠。

4 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)

網(wǎng)關(guān)設(shè)備是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中的遠(yuǎn)程通訊設(shè)備，可以方便地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程互聯(lián)、遠(yuǎn)程下載和遠(yuǎn)程維護(hù)。網(wǎng)關(guān)型號選用G-Box LN2203-DW-DT，LN2203-DW-DT支持以太網(wǎng)、4G聯(lián)網(wǎng)?，F(xiàn)場采用4G網(wǎng)卡聯(lián)網(wǎng)，通過4G網(wǎng)絡(luò)，將網(wǎng)關(guān)采集的數(shù)據(jù)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)器中。用戶可以隨時(shí)查看現(xiàn)場的設(shè)備數(shù)據(jù)、了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息以及遠(yuǎn)程調(diào)試等功能。使用LN2203-DW-DT進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的基本操作大致是：建通道，映射實(shí)際通訊連接的各種通訊鏈路和通訊協(xié)議的相關(guān)參數(shù);連設(shè)備，定義設(shè)備名稱;配置要采集的數(shù)據(jù)項(xiàng)及告警規(guī)則;下發(fā)配置信息。配置完成后的設(shè)備網(wǎng)關(guān)經(jīng)過WAN口和工控機(jī)，用網(wǎng)線進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的讀取和寫入。

5 結(jié) 語

現(xiàn)在隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，基于云平臺/云服務(wù)器的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)逐漸應(yīng)用于多種領(lǐng)域作為參數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析的工具。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)戰(zhàn)摸索，掌握窯爐數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，向使用計(jì)算機(jī)，平板或智能手機(jī)的窯爐管理員，推送各種傳感器采集到的窯爐設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)通過預(yù)設(shè)或者大數(shù)據(jù)分析，給出各種預(yù)警和優(yōu)化信息，將信息化，智能化引入生產(chǎn)，建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化，數(shù)字化產(chǎn)品及服務(wù)模式，為陶瓷行業(yè)實(shí)現(xiàn)“智能工廠”打開一扇窗。