一種多協議工業數據采集器的設計與實現

閆曉凱

摘 要：多協議工業數據采集器是工業物聯網的數據源頭，工業數據采集器建立了一個多協議并發的分布式采集發布軟件構架，根據各工業自動化通訊協議數據采集的實現方法，實現了工業現場各自動化廠商的多種工業通訊協議標準下的實時數據的采集、整理與分發功能，采集器將自動化廠家的私有協議集成在一起，采集數據后形成統一的數據接口，并按照約定的格式進行推送和訂閱分發，這種分布式輕量級數據采集器協議兼容性強，數據加密發布后用戶可按自己的需求訂閱，且實時性強，滿足了生產過程全流程的數據采集及智能化生產需求，通過對工業大數據的深入挖掘，對生產過程優化和智能化決策有重大意義。

關鍵詞：工業數據采集;物聯網;數據分發;智能化;生產過程優化;通訊協議

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

工業數據采集是智能制造和工業物聯網的基礎，發展工業數據采集是推動工業物聯網全面深度應用的起點，也是制造業轉型升級的必要條件。目前在工業數據采集領域，各自動化廠家存在多種工業通訊協議標準，各自動化設備生產商使用自己開發的私有工業協議，同時為了保證自動化設備和系統的安全，數據開放性不足，缺乏數據開放接口及文檔說明，無法滿足生產過程全流程的數據采集、流動及智能化生產需求。工業數據采集器實現了對生產現場各種工業數據的實時采集和整理分發，滿足了工業物聯網與信息系統對各類工業設備或智能產品的基礎數據的需求。數據采集器的核心為協議轉換，即運用對工業通訊協議的解析與轉換實現數據格式的轉換和統一。

1 數據采集結構

數據采集基于連接與數據點的分層配置方式，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，數據點配置包含各采集點的控制器內存地址、數據類型（包括數據在控制器內的指向信息）等。根據配置采集后的數據形成統一的數據格式與接口方式，使不同的自動化設備數據按照統一的方式和接口流出，實現格式的轉換和統一，便于數據進一步處理。

2 協議的處理方式

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

4 結 語

隨著工業物聯網的發展，工業數據采集器兼容更多協議的需求也會越來越強烈，將工業生產現場的設備進行互聯，方便數據在底層自由傳輸，基于工業現場的一手數據搭建具有實時監視功能的軟件、生產報表及自動化排產軟件、工藝參數歷史追蹤軟件、基于數據經驗的機器學習軟件，以及全功能MES系統等。

參 考 文 獻

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