一种多协议工业数据采集器的设计与实现

2019-08-15闫晓凯

物联网技术 2019年7期

闫晓凯

摘要：多协议工业数据采集器是工业物联网的数据源头，工业数据采集器建立了一个多协议并发的分布式采集发布软件构架，根据各工业自动化通讯协议数据采集的实现方法，实现了工业现场各自动化厂商的多种工业通讯协议标准下的实时数据的采集、整理与分发功能，采集器将自动化厂家的私有协议集成在一起，采集数据后形成统一的数据接口，并按照约定的格式进行推送和订阅分发，这种分布式轻量级数据采集器协议兼容性强，数据加密发布后用户可按自己的需求订阅，且实时性强，满足了生产过程全流程的数据采集及智能化生产需求，通过对工业大数据的深入挖掘，对生产过程优化和智能化决策有重大意义。

关键词：工业数据采集;物联网;数据分发;智能化;生产过程优化;通讯协议

中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：2095-1302（2019）07-00-02

0 引言

工业数据采集是智能制造和工业物联网的基础，发展工业数据采集是推动工业物联网全面深度应用的起点，也是制造业转型升级的必要条件。目前在工业数据采集领域，各自动化厂家存在多种工业通讯协议标准，各自动化设备生产商使用自己开发的私有工业协议，同时为了保证自动化设备和系统的安全，数据开放性不足，缺乏数据开放接口及文档说明，无法满足生产过程全流程的数据采集、流动及智能化生产需求。工业数据采集器实现了对生产现场各种工业数据的实时采集和整理分发，满足了工业物联网与信息系统对各类工业设备或智能产品的基础数据的需求。数据采集器的核心为协议转換，即运用对工业通讯协议的解析与转换实现数据格式的转换和统一。

1 数据采集结构

数据采集基于连接与数据点的分层配置方式，其中连接包含了不同自动化厂家的连接方式与物理端口连接所需的基本信息等，数据点配置包含各采集点的控制器内存地址、数据类型（包括数据在控制器内的指向信息）等。根据配置采集后的数据形成统一的数据格式与接口方式，使不同的自动化设备数据按照统一的方式和接口流出，实现格式的转换和统一，便于数据进一步处理。

2 协议的处理方式

由于各自动化厂家的通讯协议和物理端口等通信方式存在区别，因此需针对各协议使用不同的配置信息，其中西门子ISO over TCP协议配置使用西门子控制器IP地址、槽号、机架号，根据配置信息与控制器建立ISO TCP连接，数据点配置包括点的存储区域、内存地址、偏移地址、数据类型等，根据连接信息建立连接后，周期性从控制器中数据点的配置读取数据，该方式针对西门子常用的S7系列控制器，典型的西门子数据采集段代码如下：

4 结语

随着工业物联网的发展，工业数据采集器兼容更多协议的需求也会越来越强烈，将工业生产现场的设备进行互联，方便数据在底层自由传输，基于工业现场的一手数据搭建具有实时监视功能的软件、生产报表及自动化排产软件、工艺参数历史追踪软件、基于数据经验的机器学习软件，以及全功能MES系统等。

参考文献

[1] OPC Foundation.Data Access Custom Interface Standard Version 2.04 [S]. 2000：97-138.

[2] Modbus IDA.Modbus Messaging on TCP/IP Implementation Guide Version 1.0 [EB/OL]. [2006-10-24].http：//www.modbus.org

[3] OMG Group.Data Distribution Service for Real-time Systems Specification Version 1.0[EB/OL].http：//www.omg.org/.

[4]王含宇，张辉军，张彦璐，等.基于北斗卫星数据采集传输一体化终端的研发与应用[J].物联网技术，2018，8（2）：83-84.

[5]赵丽萍.远程数据采集系统通信协议设计与实现[J].微计算机信息，2004（10）：51-52.

[6]徐会杰.数据采集系统中串行通信协议的设计与实现[J].河南科技大学学报（自然科学版），2008，29（5）：30-32.

[7]王延辉，姜建国，王宇.基于GEM/SECS协议的数据采集系统设计与实现[J].计算机工程与设计，2008，29（12）：3218-3220.

[8]秦天柱，张伟刚，瞿少成.基于Modbus协议的多路数据采集器[J].电子测量技术，2017，40（11）：175-178.

[9]李越，童耀南，朱凯，等.基于ZigBee和STC单片机的无线数据采集系统[J].物联网技术，2017，7（3）：19-21.