工業互聯網設備數據采集 課件 第5-8課時 采集振動傳感器數據

第五課時

采集振動傳感器數據（1）工業互聯網設備數據采集（初級）講師：XXX202X.XX.XX當今社會，傳感器已廣泛應用到諸如日常生活、工農業生產、航空航天、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、文物保護等人類文明的各個角落。從茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，在高度發展的現代工業中，處處可見傳感器的身影。多樣的傳感網絡圖

常見的傳感樣式傳感器傳感器是能感受被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成；當傳感器的輸出為規定的標準信號時，被稱為變送器，即將非標準電信號轉換為標準電信號的儀器。由于傳感器結構相對簡單，產生的數據相對單一、明晰，是數據采集項目實施的最基本單元之一。因此，本書以振動傳感器的數據采集作為第一個實施項目。本章節從數據采集項目的全流程著眼，通過選擇工業智能網關、連接振動傳感器和工業智能網關、配置工業智能網關基本參數、設置工業智能網關采集參數、測試工業互聯網設備數據采集系統等五個步驟，掌握數據采集各個實施步驟中的知識點和技能點。最后，我們增加了一個針對電流傳感器的數據采集實施項目，幫助大家深化上述知識點和技能點。工業智能網關選型01振動傳感器的概念02CONTENTS目錄素質目標：1.

養成科學嚴謹的工作態度；2.

感受科技發展、樹立積極學習態度。知識目標：1.

理解設備信息收集的基本概念和方法；2.

理解采集對象數據信息的基本概念；3.

了解工業智能網關選型涉及的其他信息。能力目標：1.

能夠準確收集設備信息；2.

能夠準確收集采集對象的數據信息；3.

能夠準確收集其他相關信息；4.

能夠結合設備信息和數據信息選擇合適的工業智能網關。請同學們仔細觀察，放在工作臺的中間的8臺不同型號的工業智能網關，這就是今天要學習的對象，可以說一下對工業智能網關的直觀感受和存在的疑惑。學習目標創設情景1工業智能網關選型PartOne1.1工業智能網關選型概念學習工業互聯網設備數據采集工作臺配有工業智能網關區域，是本實訓平臺的核心結構，由若干個工業現場常見的工業智能網關構成，負責工業數據的采集工作。接下來，讓我們一起回顧一下工業智能網關的結構。圖

工業智能網關模塊采集接口圖

工業智能網關底部結構1.2工業智能網關功能說明名字本領采集功能采集端口管理口IP地址外觀VT-EDU-S001設備接口：雙串口采集接口；支持采集協議：RS-232/RS-422/RS-485（默認RS422）波特率：最高支持1Mbps；上傳配置：工業以太網；支持上傳協議：ModbusTCP、MQTT等。歐姆龍PLCCOM104VT-EDU-S002設備接口：雙串口采集接口；支持采集協議：RS-232/RS-422/RS-485（默認RS232）波特率：最高支持1Mbps；上傳配置：Wi-Fi、工業以太網；支持上傳協議：ModbusTCP、MQTT等。三菱PLCCOM105實訓平臺工業智能網關模組包含8臺數據采集智能網關，它們功能介紹如下表所示。1.2工業智能網關功能說明名字本領采集功能采集端口管理口IP地址外觀VT-EDU-N001設備接口：鳳凰端子接口，含1路RS-485接口、3路開關量采集接口、4路模擬量采集接口；支持采集協議：DC0～10V、DC4～20mA等多種標準模擬量信號輸入；上傳配置：工業以太網；支持上傳協議：ModbusTCP、MQTT等。工業傳感器4路開關量3路模擬量1路RS-485010203VT-EDU-E001設備接口：雙網口采集接口；支持采集協議：PROFINET、EtherNet/IP、Powerlink、ModbusTCP等工業以太網的數據接入；上傳接口：工業以太網；支持上傳協議：ModbusTCP、MQTT等。西門子PLCETH3051.2工業智能網關功能說明名字本領采集功能采集端口管理口IP地址外觀VT-EDU-E002設備接口：雙網口采集接口；支持采集協議：PROFINET、EtherNet/IP、Powerlink、ModbusTCP等工業以太網的數據接入；上傳接口：Wi-Fi、工業以太網；支持上傳協議：ModbusTCP、MQTT、OPCUA等。發那科數控機床ETH307VT-EDU-E003設備接口：雙網口采集接口；支持采集協議：PROFINET、EtherNet/IP、Powerlink、ModbusTCP等工業以太網的數據接入；上傳接口：4G、工業以太網；支持上傳協議：ModbusTCP、MQTT、OPCUA等。

ETH3081.3智能網關上傳協議——ModbusTCP目前上述所說的網關都支持ModbusTCP及MQTT上傳協議，部分智能網關還支持OPCUA上傳協議。概念學習（1）ModbusTCP通信協議介紹1）ModbusTCP介紹Modbus由MODICON公司于1979年開發，是一種工業現場總線協議標準。1996年施耐德公司推出基于以太網TCP/IP的Modbus協議：ModbusTCP。Modbus協議是一項應用層報文傳輸協議，包括ASCII、RTU、TCP三種報文類型。標準的Modbus協議物理層接口有RS232、RS422、RS485和以太網接口，采用master/slave方式通信。易于與各種系統互連：可用于管理網、實時監控網及現場設備通信高速的數據：100M以太網的傳輸結果為：每秒4000個ModbusTCP報文，而每個報文可傳輸125個字TCP/IP已成為信息行業的事實標準：只要在應用層使用ModbusTCP，就可實現工業以太網數據交換用戶強烈要求：目前中國已把ModbusTCP作為工業網絡標準之一，用戶可免費獲得協議及樣板程序網絡實施價格低廉：可全部使用通用網絡部件2）ModbusTCP優點1.3智能網關上傳協議——MQTT

圖VT-EDU-N001智能網關ModbusTCP寄存器定義智能網關采集實訓平臺模組數據，通過ModbusTCP協議上傳數據至Web客戶端顯示。智能網關采集傳感器模組上傳數據通信地址及寄存器定義如下圖所示：（2）MQTT通信協議介紹1）MQTT協議簡介及協議原理MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport，消息隊列遙測傳輸協議），是一種基于發布/訂閱（publish/subscribe）模式的“輕量級”通訊協議，該協議構建于TCP/IP協議上，由IBM在1999年發布。1.3智能網關上傳協議MQTT最大優點在于，可以以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠程設備提供實時可靠的消息服務。概念學習作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協議，使其在物聯網、小型設備、移動應用等方面有較廣泛的應用。MQTT是一個基于客戶端-服務器的消息發布/訂閱傳輸協議。MQTT協議是輕量、簡單、開放和易于實現的，這些特點使它適用范圍非常廣泛。在很多情況下，包括受限的環境中，如：機器與機器（M2M）通信和物聯網（IoT）。其在，通過衛星鏈路通信傳感器、偶爾撥號的醫療設備、智能家居、及一些小型化設備中已廣泛使用。2）MQTT協議實現方式實現MQTT協議需要客戶端和服務器端通訊完成，在通訊過程中，MQTT協議中有三種身份：發布者（Publish）、代理（Broker）（服務器）、訂閱者（Subscribe）。其中，消息的發布者和訂閱者都是客戶端，消息代理是服務器，消息發布者可以同時是訂閱者。圖

MQTT消息1.3智能網關上傳協議——OPCUAOPC是自動化行業及其他行業用于數據安全交換時的互操作性標準。它獨立于平臺，并確保來自多個廠商的設備之間信息的無縫傳輸。概念學習OPC標準定義了客戶端與服務器之間以及服務器與服務器之間的接口，比如訪問實時數據、監控報警和事件、訪問歷史數據和其他應用程序等，都需要OPC標準的協調。OPC標準于1996年首次發布，其目的是把PLC特定的協議（如Modbus，Profibus等）抽象成為標準化的接口，作為“中間人”的角色把其通用的“讀寫”要求轉換成具體的設備協議。2008年發布的OPC統一架構（UA）將各個OPCClassic規范的所有功能集成到一個可擴展的框架中，獨立于平臺并且面向服務。2008年發布的OPC統一架構（UA）將各個OPCClassic規范的所有功能集成到一個可擴展的框架中，獨立于平臺并且面向服務。這種多層方法實現了最初設計UA規范時的目標：1）功能對等性：所有COMOPCClassic規范都映射到UA；2）平臺獨立性：從嵌入式微控制器到基于云的基礎設施；3）安全性：信息加密、身份驗證和審核；4）可擴展性：添加新功能而不影響現有應用程序的能力；5）綜合信息建模：用于定義復雜信息。2振動傳感器概念PartTwo2.1振動傳感器——定義&主要類型概念學習2.主要類型按振動傳感器功能可有以下幾種分類方法：按機械接收原理分：相對式、慣性式；按機電變換原理分：電動式、壓電式、電渦流式、電感式、電容式、電阻式、光電式；按所測機械量分：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器。一般來說，振動傳感器在機械接收原理方面，只有相對式、慣性式兩種，但在機電變換方面，由于變換方法和性質不同，其種類繁多，應用范圍也極其廣泛，此處做簡單了解掌握即可。1.定義能感受機械運動振動參量（機械振動速度、頻率、加速度等）并轉換成可用輸出信號的傳感器。2.2振動傳感器——常見使用場景3.常見使用場景振動傳感器多用于機械中的振動和位移的長期監測，生產線的在線自動檢測和自動控制，科學研究中的多種微小距離和微小運動的測量等。振動傳感器可廣泛應用于能源、化工、醫學、汽車、冶金、機器制造、軍工及科研教學等諸多領域。我們以振動傳感器在泵房機組設備中的應用為例，對振動傳感器進行說明講解。隨著科學技術的迅猛發展，機械工業化程度飛速提高，現代工業生產的機械設備正逐步走向復雜化、高速化、自動化。為了掌握設備運行狀態，避免發生事故，對生產中的關鍵機組實行在線監測和故障診斷，越來越引起人們的重視。振動傳感器承擔了這一重要任務，保證了設備的正常運行。圖

泵房實際現場2.3振動傳感器——故障判斷應用振動傳感器主要安裝在各種旋轉機械裝置的軸承蓋上（例如，汽輪機、壓縮機、風機和泵），泵房機組設備中的振動傳感器一般安裝在機組外壁上。當泵房或機組發生振動時，應針具體情況，用振動傳感器測量并逐一分析可能造成的振動原因，找出問題的癥結后，再采取有效技術措施加以消除。工業振動分析技術是確定、預測和預防旋轉型設備故障的一種檢測手段。實施設備振動分析將會提高設備的可靠性和工作效率，減少停機時間，消除機電故障。振動分析技術是全球通用的用于確定設備故障的工具，使用該技術后，可制訂設備維修計劃，使設備盡可能長時間正常工作。圖

設備旋轉機械旋轉機械設備的旋轉組件都有各自特定的振動頻率，而其振動幅度則代表該設備的工作情況或工作質量。振幅的擴大直接表示旋轉組件（例如，軸承或齒輪）發生了故障。對于旋轉機械來說，目前主要的分析信號來自振動信號。對于泵來說，泵發生重要故障的特征是機器伴有異常的振動和噪聲。振動信號能夠實時反映水泵故障信息，應用振動傳感器可以實時監測泵的運行狀態，以便第一時間檢測到故障信息，通知檢修人員采取措施，保證泵正常工作，提高工作效率，同時消除安全隱患。設備旋轉機械如右圖所示。2.4本任務中所使用的振動傳感器可以通過觸摸屏控制電機啟動、停止，進而使電動機產生振動源，以供振動傳感器采集數據。觸摸屏控制界面如上圖所示，根據界面提示控制電動機起動、停止。圖

觸控可編程控制器運行狀態概念學習該款傳感器可安裝在機器的軸承座或機殼上，對同時兩線制輸出DC4～20mA的電流信號，可直接供給控制室里的PLC或集散控系統（DCS）監視器、采集器、記錄儀或其他監控設備。振動傳感器在實訓模組中的位置如下圖所示。本任務采用的是HJ-9002系列一體化振動變送器（以下簡稱振動傳感器），對電機的絕對振動進行測量、機器進行實時監控。圖

電機和振動傳感器在實訓模組中的位置電機我們關注的重點是單個小型設備及在其關鍵部位安裝的傳感器所采集的數據，我們不妨先了解一下采集設備本身——電動機的相關信息。電動機（ElectricMachinery，俗稱“馬達”）是指依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置。電動機在電路中用字母M（舊標準用D）表示，它的主要作用是產生驅動轉矩，作為用電器或各種機械的動力源。發電機在電路中用字母G表示，它的主要作用是利用機械能轉化為電能。圖

電機結構示意202X謝謝觀賞講師：XXX202X.XX.XX第六課時

采集振動傳感器數據（2）工業互聯網設備數據采集（初級）講師：XXX202X.XX.XXCONTENTS目錄振動傳感器的數據信息02振動傳感器的設備信息011振動傳感器的設備信息PartOne1.1設備的基本信息

概念學習收集設備的信息，首先要對設備有基本的了解，包括設備類型、設備名稱、生產廠家、設備型號、設備數量等，并據此來查閱準確的設備資料（如產品手冊、說明書等），縮小工業智能網關的選型范圍，進而確定工業智能網關的具體型號。如在本任務中，我們可以了解到，我們將要收集的設備基本信息如下表所示：表

設備基本信息收集表設備類型設備名稱生產廠家設備型號設備數量備注傳感器一體化振動變送器杭江科技HJ-9002/（0～20mm/s）1螺紋安裝本節的應用場景是利用振動傳感器采集電動機運行時振動產生的振動數值。1.2設備的技術參數信息通過查閱該款傳感器的產品說明書，我們能夠了解到本任務中所選用的HJ-9002型號振動傳感器的全部技術參數如下表所示。序號參數技術指標1量程最大0～20mm/s2頻率響應10～1000Hz3輸出DC4～20mA4輸出阻抗≤500Ω5工作電壓DC12-28V（兩線制環路供電）6接線方式二線制7測量方向垂直或水平8精度<F.S±5%9分辨率0.1mm/s10運行環境溫度-40℃～100℃11外形尺寸φ33×73mm12安裝方式螺紋安裝M10×1.5×10mm13重量約350g14殼體材質304不銹鋼15電器接口航空連接器/隨機線預埋/接線盒16防護等級IP671.2設備的技術參數信息知識鏈接回顧一下，在《認識工業智能網關的結構》（第2章2.2）中我們曾經學習過，工業智能網關的接入接口形式包括串口、網口、鳳凰端子等。以VT-EDU-N001為例，它的接口形式相關的技術參數如下表所示：名字本領外觀VT-EDU-N001設備接口：鳳凰端子接口，含1路RS-485接口、3路開關量采集接口、4路模擬量采集接口；支持采集協議：DC0～10V、DC4～20mA等多種標準模擬量信號輸入；上傳配置：工業以太網；支持上傳協議：Modbus、MQTT等。表

VT-EDU-N001工業智能網關接入接口技術參數表 通過對知識鏈接的回顧可知，工業智能網關通過設備接入接口（串口/網口/鳳凰端子等）與設備進行連接。1.3輸出方式&接線方式概念學習1.

輸出方式不同的傳感器有多種不同的輸出方式，在此僅對HJ-9002所使用的輸出方式進行講解。常見儀器儀表的信號輸出方式多為DC4～20mA，即采用最小電流為4mA，最大電流為20mA的信號來傳輸數據。DC4～20mA信號制是國際電工委員會:過程控制系統用模擬信號標準，如連接儀表、變送設備、控制設備、計算機采樣設備等。采用DC4～20mA輸出方式的優點是傳輸精度較高、抗干擾能力較強等。2.接線方式二線制是指儀表供電和標準信號傳輸采用的導線數。二線制是兩根導線供電的同時傳輸DC4～20mA標準信號，其工作電源和信號共用一根導線，工作電源由接收端提供。二線制在消防，儀表，傳感器，工業控制等領域廣泛的應用。本例中使用的HJ-9002振動傳感器，有棕色和藍色2根導線。棕色導線接DC24V電源正端，藍色導線接DC24V電源負端，同時棕色和藍色導線也是DC4～20mA輸出引線。圖

電氣接線示意1.4量程&分辨率概念學習1.量程廣義上，量程是度量工具的測量范圍，其值由度量工具的最小測量值和最大測量值決定。對傳感器而言，能夠測量的最大被測量的數值被稱為測量上限，最小被測量則被稱為測量下限，而測量范圍就是上限和下限之間的區間就是傳感器的量程。量程和輸出有著密切的關系，當傳感器的被測量值達到最大時，傳感器對應的輸出值就叫“滿量程輸出”。例如，一只壓力傳感器測量的量程是0-100kPa，輸出為DC4～20mA，則它的滿量程值是100kPa，20mA就是它的“滿量程輸出”。2.分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力，即傳感器的輸入量從某一非零值緩慢地變化，當輸入變化值未超過某一數值時，其輸出不會發生變化，也就是說，傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的；只有當輸入量的變化超過分辨率時，其輸出才會發生變化。例如，振動傳感器的分辨率是0.1mm/s，當輸入量小于0.1mm/s時（如0.08mm/s），傳感器的輸出不會發生變化。2振動傳感器的數據信息PartTwo2.1振動值的振幅和頻率概念學習（2）頻率單位時間內完成周期性變化的次數，是描述周期運動頻繁程度的量，常用符號f或ν表示，單位為秒分之一。為了紀念德國物理學家赫茲的貢獻，人們把頻率的單位命名為赫茲，簡稱“赫”，符號為Hz。振幅與頻率的關系如下圖所示:（1）振幅是指振動的物理量可能達到的最大值，通常以A表示。它是表示振動的范圍和強度的物理量。在機械振動中，振幅是物體振動時離開平衡位置最大位移的絕對值，振幅在數值上等于最大位移的大小。振幅是標量，單位用米或厘米表示。振幅描述了物體振動幅度的大小和振動的強弱。在交流電路中，電流振幅或電壓振幅是指電流或電壓變化的最大值，也叫電壓或電流的峰值。振動傳感器是測試技術中關鍵部件，其作用是接收機械形變量，并轉換為與之成比例的電量，即振動信號轉換為電信號，因此振動傳感器產生的數據為振動值。2.2工業智能網關選型涉及的其他信息知識鏈接再次回顧，在《認識工業智能網關的結構》（第2章2.2）和本任務的任務描述中提到，工業智能網關的結構主要包括面板指示燈、數據采集接口、數據上傳接口、電源端子、精密導軌等幾部分。由此可知，在選擇工業智能網關的過程中，還需要確定數據采集完成后將以何種方式、何種協議進行上傳。根據實際情況，工業智能網關的主要上傳方式可選擇：以太網、Wi-Fi、4G、5G等。工業智能網關支持的上傳協議主要有：OPCUA、MQTT、ModbusTCP等。工業智能網關還有一個專用調試口console，請大家一定不要私自操作、以免造成設備損壞。注意事項一、填空題1.

振動傳感器能感受

參量并轉換成可用

的傳感器。2.

振動傳感器按所測機械量可分為

傳感器、

傳感器、

傳感器、力傳感器、應變傳感器、

傳感器、扭矩傳感器。3.

振動傳感器多用于機械中的

和

的長期監測，生產線的在線自動檢測和自動控制，科學研究中的多種和

等。4.

本任務采用的是HJ-9002系列一體化振動變送器（以下簡稱振動傳感器），對電機的絕對

進行測量、機器進行實時監控。課后活動二、問答題1.

根據所學知識，簡要闡述實訓臺工業智能網關的區別。2.

根據所學知識，簡要闡述振動傳感器的分類及應用場景。5.

本任務采用的是HJ-9002系列一體化振動變送器它可安裝在機器的軸承座或機殼上，采用

線制輸出

mA的電流信號。課外拓展這里有一份壓力傳感器的技術參數文字描述，請從中選出與工業智能網關選型相關的重要信息，填寫工業智能網關信息采集表，在實驗臺上選出合適的工業智能網關，并說明理由。壓力傳感器技術參數：1、壓力范圍：-100Pa～80Pa；2、過載壓力：200%F.S；3、輸出信號：DC4～20mA；4、工作電壓：DC24V（DC12～32V）；5、綜合精度：±0.05%F.S；6、接線方式：四線制；7、接口形式：航空插頭。圖

壓力傳感器的技術參數設備基本信息收集表項目詳細信息設備參數信息收集表參數技術指標數據信息收集表數據名稱數據特征其他信息收集表項目詳細信息表

工業智能網關選型信息收集表202X謝謝觀賞講師：XXX202X.XX.XX第七課時

采集振動傳感器數據（3）工業互聯網設備數據采集（初級）講師：XXX202X.XX.XXCONTENTS目錄配置工業智能網關基本參數02連接振動傳感器和工業智能網關011連接振動傳感器和工業智能網關PartOne學習目標素質目標：1.

養成科學嚴謹的工作態度；2.

體驗工作的成就感，樹立熱愛勞動意識；3.

培養舉一反三的學習能力。知識目標：1.

理解通信電纜的概念；2.

掌握通信電纜制作和檢測過程中需要使用的工具的概念。能力目標：1.

能夠正確制作通信電纜；2.

能夠正確檢測通信電纜；3.

能夠正確連接振動傳感器和通信電纜。1.1制作通信電纜——通信線纜的定義概念學習1.通信線纜的定義（1）通信線纜通信線纜即傳輸電信號或光信號的各種導線的總稱。本冊中所指的通信電纜是即時通信線纜中的一種，由一對以上相互絕緣的導線絞合而成。通信電纜通常由纜芯、護套和護層構成，多根互相絕緣的導線或導體構成纜芯，外部具有密封護套的通信線路，有的在護套外面還裝有外護層。（2）本任務所使用的電纜簡介RVB全稱兩芯平型銅芯聚乙烯絕緣軟電線，俗稱紅黑（平行）線，是一種扁形無護套的軟電線，由一根紅色和一根黑色絕緣銅線平行絕緣擠出的軟線，其名稱也是由此得來的。其中，字母R表示軟電線（導體結構），字母V表示聚氯乙烯（護套材料），字母B表示平行（電線形狀）。（3）接口和線序簡介RVB通常紅色為正極（+），黑色為負極（-）。由于實訓平臺和工業智能網關已有現成的接口，無需制作額外的接口，只需要將線端接入即可。RVB的兩端紅、黑線分別對應實訓平臺振動傳感器接口的A+/A-，以及工業智能網關VT-EDU-N001的電流模擬量接口的AI1+/AI1-（或AI2+/AI2-）。圖

不同直徑的RVB1.2制作通信電纜——通信電纜的制作（1）準備工作通信電纜的制作所需要的工具如下圖：RVB線50cm，銅線線徑0.75mm；60W的電烙鐵及1mm口徑的焊錫絲一卷；1.25mm2口徑的剝線鉗1個；小號螺絲刀一個。（2）制作過程步驟一：如下圖所示，將RVB線從中間分開約2cm，并用剝線鉗分別剝去兩端線端的外皮。圖

鉗子剝線圖

紅黑線、剝線鉗、螺絲刀、電烙鐵和焊錫絲1.2制作通信電纜——通信電纜的制作步驟二：用手將線芯捻緊實（如下左圖所示），用電烙鐵將焊錫絲融化，并均勻涂抹至裸露的線芯處（如下右圖所示）。銅線鍍錫是為了防止銅線暴露在空氣中氧化形成銅綠，增加電阻；還可以防止絕緣橡皮發粘、變脆，影響其性能。步驟三：用剝線鉗將已和錫融合的線芯端剪至剩1cm，如下圖。圖

鍍錫線切掉多余部分圖銅線捻實圖銅線補錫1.3檢測并連接通信電纜1.連接通信電纜步驟一：如下左圖，將RVB線的一端接入到實訓平臺的振動傳感器信號輸出接點端子。其中紅線為+，對應A+口，黑線為-，對應A-口。將端口的開關打開，依順序插入RVB線，關閉開關。用手嘗試拽一下，若無松動，則為此端接線成功。圖

連接網關端子圖

連接設備模組步驟二：將選定的工業智能網關的鳳凰端子端口取下，用2.0*50mm的一字螺絲刀松動對應的端口螺絲，如下右圖，線序對應同上。通常通信電纜在制作完成后需要檢測是否制作成功。但由于RVB線不需要制作額外的接口，因此一般不需要另外進行檢測。1.3檢測并連接通信電纜步驟三：將RVB線插入鳳凰端子，并用螺絲刀擰緊。用手嘗試拽一下，如無松動，則為此端接線成功，如下左圖所示。圖

工業傳感器模組電源接口圖

RVB與網關連接如下右圖所示，電源線接頭有防反接設計，需對準凸起處進行電源安裝，安裝好后需擰緊接口后端螺絲。步驟四：將端子插回工業智能網關，并將電機、振動傳感器和工業智能網關通電，查看是否連接成功并收集數據。我們可以根據信息采集表得知：設備的工作電壓為DC24V，電源線接頭采用兩針頭設計。1.3檢測并連接通信電纜通過網關后面的銘牌得知：工作電壓范圍是DC9～30V。圖

最終連接圖這里有個小技巧點，電源端接頭為兩針頭設計的，有且只有DC24V。另外兩種電源端接頭：DC12V為三針頭設計，DC5V為四針頭設計，后續實訓內容根據需要連接不同電源接口。最后，完成最終操作的連線圖，如下右圖所示：圖

網關出廠銘牌信息表一、填空題1.

通信線纜即傳輸電信號或光信號的各種導線的總稱。其按結構分類，類型主要有被覆線、

、通信電纜和

；按使用要求分類，類型主要有

電纜、

電纜和電纜。2.

RVB全稱

電線，俗稱紅黑（平行）線，是一種扁形無護套的軟電線，由一根紅色和一根黑色絕緣銅線平行絕緣擠出的軟線，其名稱也是由此得來的。3.

和

是本任務中需要連接的實訓平臺振動傳感器接口標識。4.

本任務中需要連接的實訓平臺智能網型號為

，接口標識

為

和

。課后活動二、問答題1.

請根據步驟制作一根RVB連接線。5.

本任務中使用的實訓平臺智能網關電源電壓

V，實訓平臺振動傳感器電源電壓為

V。2配置工業智能網關基本參數PartTwo學習目標素質目標：1.

養成科學嚴謹的工作態度；2.

體驗工作的成就感，樹立熱愛勞動意識；3.

培養舉一反三的學習能力。知識目標：1.

了解工業智能網關配置前準備工作的步驟；2.

了解工業智能網關配置頁面的基本設置構成；3.

了解工業智能網關基本參數配置的步驟。能力目標：1.

能夠正確進行工業智能網關配置前準備工作；2.

登入/登出工業智能網關配置界面；3.

能夠正確操作工業智能網關的系統設置。2.1認識智能網關的配置界面工業智能網關的配置界面的結構大體相同，其型號、采集的設備以及數據采集的需求略有不同。本任務將以振動傳感器數據采集所選用的智能網關的配置界面為例，進行詳細講解網絡設置、數據采集和系統信息的相關內容。VT-SDU-N001的配置界面分為5個部分，分別為網絡設置、MQTT、串口設置、數據采集和系統信息如下圖所示。MQTT和串口設置的內容部分將在后續數據采集項目實施中進行詳細講解。圖

VT-SDU-N001的配置界面結構1.系統信息系統信息內容主要包括設備ID、版本號、出廠編號下載配置文件。其中除了設備ID可以根據實際工作需要進行修改，其他的信息皆為默認。下載配置文件選項為廠家維護接口，在此不做詳細解析。概念學習2.1認識智能網關的配置界面2.

網絡設置網絡設置分為兩部分如下左圖所示，左側部分為數據上傳接口設置，與電腦的IP地址處于同一網段；右側為設備接口設置，由于采集的是振動傳感器，工業智能網關與傳感器直接連接，無需額外設置。3.

數據采集數據采集主要包括電流采集量程、電壓采集量程、Modbus映射區域，這三個部分是需要設置的，智能網關數據采集界面如下右圖所示。圖

數據采集界面圖

網絡設置界面2.2工業智能網關配置前準備工作工業智能網關（已選定為VT-EDU-N001型號）通電后，用網線連接工業智能網關的上傳接口網口（Web登錄網口）與電腦網口，設置電腦的IP與VT-EDU-N001網關在同一網段下，即00（智能網關默認IP）進行用戶側IP設置。具體步驟如下：步驟一：WINDOWS電腦點擊開始——控制面板——網絡和Internet——網絡和共享中心——更改適配器——本地連接——屬性；步驟二：選取“Internet協議版本4（TCP/IPv4）”，然后單擊“屬性”，或者直接雙擊“Internet協議版本（TCP/IPv4）”；步驟三：選擇“使用下面的IP地址”和“使用下面的DNS服務器地址”，按照以下參數進行填寫：IP地址：192.168.1.XXX：（XXX的范圍：2-99，101-254）子網掩碼：默認網關：（可以忽略）DNS服務器：14（可以忽略）填寫完畢后，點擊“確定”保存設置。圖

電腦IP設置一、填空題1.

工業智能網關配置界面分為5個部分，分別為

、MQTT、

、

和系統信息。2.

工業智能網關網絡設置分為兩部分，

側部分為數據上傳接口設置，與電腦的IP地址處于

網段。3.

工業智能網關配置界面中數據采集主要包括

、

、Modbus映射區域，這三個部分是需要設置的。課后活動二、問答題1.

根據所學知識，簡要闡述設置電腦的IP與智能網關同一網段的步驟。202X謝謝觀賞講師：XXX202X.XX.XX第八課時

采集振動傳感器數據（4）工業互聯網設備數據采集（初級）講師：XXX202X.XX.XXCONTENTS目錄測試工業互聯網設備數據采集系統02設置工業智能網關采集參數011設置工業智能網關采集參數PartOne學習目標素質目標：1.

養成科學嚴謹的工作態度；2.

體驗工作的成就感，樹立熱愛勞動意識；3.

培養舉一反三的學習能力。知識目標：1.

了解工業智能網關網絡設置的步驟；2.

了解工業智能網關數據采集設置的步驟。能力目標：1.

能夠正確在Web界面進行網絡設置；2.

能夠正確在Web界面進行數據采集設置。1.1通過Web瀏覽器登錄工業智能網關配置界面&智能網關的系統信息和網絡配置1.通過瀏覽器登錄智能網關配置界面地址欄中輸入01（默認為00），智能網關登錄成功后的配置界面如下圖所示。圖

配置智能網關登錄界面2.智能網關的系統信息配置在本配置頁面中，只有“設備ID”可以進行設置。通常來說不做修改，但是如果現場設備繁多、種類復雜，需要進行規范化管理時，建議對工業智能網關的命名進行規律化、規范化的命名（只能由數字、大小寫字母及下劃線構成）。3.

智能網關的網絡配置（1）ETH2以太網口為數據接口，與電腦端連接。其IP地址可進行重新配置，但是需要注意，應與電腦的網絡配置在同一網段，末位需不同。子網掩碼、網關、DNS按網絡要求設置，分別默認、51、。其余參數，如Modbus端口號和ModbusID分別為默認值502、1，勿需改動。（2）由于振動傳感器通過AI1+/AI1-電流采集設備接口連接工業智能網關，因此ETH1以太網無需進行額外設置，如后圖所示。1.2智能網關的數據采集配置圖

配置智能網關網絡設置界面由于本任務所使用的振動傳感器為DC4～20mA模擬量輸出，我們需要填寫電流采集量程為“20mA”，如下圖所示。4.智能網關的數據采集配置1）量程在本項目任務一中，我們曾強調，采集振動傳感器的設備信息時需要關注其量程。在對工業智能網關進行數據采集配時，需要根據數據采集的實際需求，進行量程的填寫。圖

配置智能網關網絡設置界面2）Modbus映射區域本任務采集振動傳感器的振動值，為單一設備、單一數據。我們默認Modbus映射區域為“1”。一、填空題1.

工業智能網關

以太網口為數據接口，與電腦端連接。2.

振動傳感器通過

端口采集設備接口連接工業智能網關。二、判斷題1.

工業智能網關的數據采集配置中量程是固定的一般不需要配置。（）2.

工業智能網關的數據采集配置中“設備ID”，可根據實際需要配置。（）課后活動三、問答題1.

根據所學知識，簡要闡述工業智能網關配置界面的數據采集各個選項功能。2測試工業互聯網設備數據采集系統PartTwo學習目標素質目標：1.

養成科學嚴謹的工作態度；2.

體驗工作的成就感，樹立熱愛勞動意識；3.

培養舉一反三的學習能力。知識目標：1.

了解工業智能網關網絡連接狀態檢測方法；2.

了解常用網絡工具的使用方法；3.

了解工業數據的存儲方法、查詢方法。能力目標：1.

能夠通過電腦正確檢測網關設備網絡連接狀態；2.

能夠分析設備網絡連接質量；3.

能夠正確設置數據采集的頻率；4.

能夠正確查詢存儲的歷史數據；5.

能夠正確判斷網關與PC端的網絡通信數據。1.1測試網絡連通性概念學習1.命令描述ping是Windows、Unix和Linux系統下的一個命令。ping也屬于一個通信協議，是TCP/IP協議的一部分。利用“ping”命令可以檢查網絡是否連通，可以很好地幫助我們分析和判定網絡故障。應用格式：Ping空格IP地址。ping指的是端對端連通，通常用來作為可用性的檢查，但是某些病毒木馬會強行大量遠程執行ping命令搶占你的網絡資源，導致系統變慢，網速變慢。嚴禁ping入侵作為大多數防火墻的一個基本功能提供給用戶進行選擇。通常的情況下你如果不用作服務器或者進行網絡測試，可以放心的選中它，保護你的電腦。2.ping命令的使用方法“ping”命令是一個使用頻率極高的網絡診斷工具，用于確定本地主機是否能與另一臺主機交換數據包。根據返回的信息，我們可以推斷TCP/IP參數設置是否正確，以及運行是否正常。需要注意的是，成功與另一臺主機進行一次或兩次數據包交換并不表示TCP/IP配置就是正確的，只有成功執行大量的數據包交換，才能確信TCP/IP的正確性。下面以Windows系統為例介紹一下“ping”命令的基本使用方法。（1）工具/原料配置有Windows系統的計算機。（2）方法/步驟首先用快捷鍵win+R調出運行命令框，輸入cmd，點擊確定，會彈出DOS窗口。1.1測試網絡連通性ping命令的應用格式：1）ping+IP地址或主機域名；2）ping+IP地址或主機域名+命令參數；3）ping+命令參數+IP地址或主機域名。注意，“+”要換成空格！當我們使用第1）種格式時，默認只發送四個數據包。例如，我們來ping一下我們的網關01這個地址，如上圖所示。可以通過Ping統計信息查看（01）主機的網絡連接情況。通過添加命令參數，我們可以改變數據包發送次數、字節大小等等。在DOS窗口中，輸入ping/？（注意，ping后面有一個空格，不可省略），或者直接輸ping加一個空格。敲擊回車鍵，會顯示出ping命令的幫助說明。圖調出運行命令框界面圖

運行“ping”命令界面1.1測試網絡連通性我們常使用的命令參數是-t、-a、-nconut、-l等幾項。下面簡單介紹幾個參數的使用方法。-t表示不間斷向目標地址發送數據包，直到我們強迫其停止，如上圖所示。若要查看統計信息并繼續發送數據包，則按下Ctrl+Break組合鍵，如圖中。圖運行“ping/？”命令界面圖

運行“ping主機ip-t”命令界面-n定義向目標地址發送數據包的次數。如果-t和-n兩個參數一起使用，ping命令將以放在后面的參數為準。若要終止發送數據包，則按下Ctrl+C組合鍵，如下圖所示。1.1測試網絡連通性“pingIP-t-n10”（如下圖），雖然使用了-t參數，但并不是一直ping下去，而是只ping10次。如下圖，-l定義發送數據包的大小，默認情況下是32字節，利用它可以最大定義到65500字節。圖

運行“ping主機ip-1100”命令界面圖運行“ping主機ip-t-n10”命令界面隨堂筆記1.2測試網關數據通信的準確性1.

使用Web客戶端查看采集的數據（1）登錄Web客戶端打開瀏覽器輸入http://localhost:8081，進入Web客戶端界面。圖

采集振動傳感器數據初始界面圖

登錄工業互聯網設備數據采集系統（2）進入對應任務-振動傳感器項目輸入對應的智能網關的IP（如01，根據選擇網關不同IP會不同）和端口號（默認502）點擊連接，右側就會出現采集到的振幅值，每點擊一次連接更新一次采集的數據，如下圖。智能網關與Web客戶端之間使用ModbusTCP協議上傳數據1.2測試網關數據通信的準確性如果輸入的智能網關IP地址不對或智能網關連接錯誤，會出現錯誤信息提示（如下圖）。這時需要檢查PC端與智能網關之間網絡是否正常，智能網關502端口是否被占用。圖

連接錯誤提示框最終采集數據的結果如右圖所示：若想增大振動變化值的話，可敲擊附近金屬結構件查看數據變化。圖

采集振動傳感器數據結果隨堂筆記1.3測試網關數據通信的實時性智能網關與Web客戶端之間使用ModbusTCP協議上傳數據，智能網關采集振動傳感器上傳數據通信地址及寄存器定義如下圖紅框中所示：圖

VT-EDU-N001智能網關ModbusTCP寄存器定義在真實的工業現場數據采集的過程中，會使用較為專業的工具來測試，ModbusPoll就