淺析窯爐數據上云的傳輸及運用

楊紅

摘 要：隨著工業互聯網在生產和分配方式上的應用，給生產數據存儲、運算、分析提供了極大的便利，本文從系統構成、程序編寫及軟件系統設計三個方面，介紹窯爐生產數據在設備間的傳輸及運用，通過對程序的編寫及軟件設置，保證數據傳輸的穩定可靠，數據經過分析，改善設備運行效率，降低運維成本，提高生產產品質量，使得生產更經濟、更安全、更便捷。

關鍵詞：工控機;易控天地;網關

1 前 言

窯爐在生產的過程中，不同窯爐技術人員，調試的結果，存在較大差異;人員手動抄送報表，標準化程度低，信息化智能化不高;窯爐能耗大，能源消耗高，節能有很大提升空間;通過分析以上因素，窯爐生產過程中的數據傳輸、存儲、分析將是企業生存和發展需要思考的問題，生產數據是未來企業生存發展的支撐點，也是企業生產中必定產生的"金礦"。通過數據存儲可以建立調試檔案庫，可以按需要調出報表數據，數據分析可以建立標準化調試檔案，提升標準化程度，降低能源消耗;為了很好的利用生產數據，首先要保證數據的可靠傳輸，下面介紹數據傳輸系統。

2 窯爐生產數據傳輸系統構成

數據傳輸系統主要包括工控機、易控天地組態軟件、網關、云服務器以及工控機和網關之間的網絡連接線，工控機配置型號為TPC6000-8172W0的平板電腦，網關選擇G-Box LN2203-DW-DT產品。

3 易控軟件設計及程序編寫

工控機安裝易控天地組態軟件，工控機經過串口采集現場儀表，傳動變頻器，風機變頻器，流量計，電能表等窯爐關鍵參數，參數關聯到易控天地變量數據庫，為了和網關設備通過以太網進行通訊連接，易控天地需要搭建莫迪康Modbus主站以太網驅動程序，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環境中，打開“設備通信”子系統，在右側驅動列表中，雙擊“ModbusMasterEthernet”節點或者選擇右鍵菜單中的[添加到工程]命令或者選中后拖動到左側工作區，在"新建設備"對話框中配置各個參數。

計算機接口參數包括如下：

IP地址：計算機IP地址;這里設為本機IP地址。

端口號：計算機以太網通信的端口號;設為8000。

設備參數如下：

TCP/UDP：設備的通信方式。設為TCP。

設備IP：設備的IP地址，設為網關IP。

端口號：設備的端口號，設為8000。

地址：設備地址，范圍為1-255。主站與網關的地址需要保持一致，設為1。

固定端口：該屬性控制設備的端口是否有效。當IP地址相同端口號不同的多個客戶端來連接時，需要建多個驅動，各驅動固定端口屬性設置為TRUE;當固定端口為FALSE時，設備的端口號無效，適用于服務器與客戶端一對一的關系模型。這里設為FALSE。

協議格式：可選擇TCP、ASCII或RTU格式，用戶根據現場配置，這里設為TCP。編碼格式：可選擇ASCII編碼、GB2312或Unicode，用戶根據現場配置，這里設為ASCII編碼。

以上設置完好后，點擊確定，在“設備通訊”-“設備連接”區域生成名稱為“ModbusMasterEthernet1”的設備。

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

對于需要傳輸的開關型變量，可以通過程序編寫，先轉變成整型，一個短整型可以包含16個開關型變量，這樣可以提高傳輸的效率。打開“編程”子系統，新建一個“程序片段”，程序編寫如下所示：

在建立寄存器時，寄存器地址不能存在相同地址，相同地址會導致和網關通訊異常;網關設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據;所有寄存器必須關聯變量數據庫里面的變量，寄存器的數據由所關聯的Tag變量提供，變量數據庫就成為寄存器和現場設備參數之間的橋梁。配置完成的設備通信驅動是易控工程的對象，對象的名稱是新建設備通信驅動時的命名，在用戶程序中可以直接訪問和控制這個對象的屬性和方法。

在實際使用中，當易控天地剛開始運行時，網關采集主站寄存器數據，主站寄存器關聯變量數據庫變量，變量數據庫變量關聯現場設備參數，由于通訊時延的問題，現場設備參數還沒有采集上來，這時網關采集的主站寄存器數據就不是現場設備參數的數據，為了避免出現這樣的問題，對于“ModbusMasterEthernet1”設備屬性“是否啟用”這里，增加一個條件，當軟件運行時間大于3分鐘時，在啟用“ModbusMasterEthernet1”設備，在這3分鐘時間，首先確保軟件對現場設備數據采集正常，這樣主站寄存器關聯的數據就是正常的，從而網關采集的數據才能準確可靠。

4 網關系統

網關設備是工業互聯網平臺中的遠程通訊設備，可以方便地實現現場設備的遠程互聯、遠程下載和遠程維護。網關型號選用G-Box LN2203-DW-DT，LN2203-DW-DT支持以太網、4G聯網。現場采用4G網卡聯網，通過4G網絡，將網關采集的數據發布到互聯網云服務器中。用戶可以隨時查看現場的設備數據、了解設備運行狀態和報警信息以及遠程調試等功能。使用LN2203-DW-DT進行數據采集的基本操作大致是：建通道，映射實際通訊連接的各種通訊鏈路和通訊協議的相關參數;連設備，定義設備名稱;配置要采集的數據項及告警規則;下發配置信息。配置完成后的設備網關經過WAN口和工控機，用網線進行連接，實現設備數據的讀取和寫入。

5 結 語

現在隨著網絡技術的迅速發展，基于云平臺/云服務器的大數據分析技術逐漸應用于多種領域作為參數數據存儲和分析的工具。經過現場實戰摸索，掌握窯爐數據可靠傳輸的關鍵點，結合互聯網，向使用計算機，平板或智能手機的窯爐管理員，推送各種傳感器采集到的窯爐設備的生產數據，同時通過預設或者大數據分析，給出各種預警和優化信息，將信息化，智能化引入生產，建立一個高度靈活的個性化，數字化產品及服務模式，為陶瓷行業實現“智能工廠”打開一扇窗。