浅析窑炉数据上云的传输及运用
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摘 要：随着工业互联网在生产和分配方式上的应用，给生产数据存储、运算、分析提供了极大的便利，本文从系统构成、程序编写及软件系统设计三个方面，介绍窑炉生产数据在设备间的传输及运用，通过对程序的编写及软件设置，保证数据传输的稳定可靠，数据经过分析，改善设备运行效率，降低运维成本，提高生产产品质量，使得生产更经济、更安全、更便捷。
关键词：工控机;易控天地;网关
1 前 言
窯炉在生产的过程中，不同窑炉技术人员，调试的结果，存在较大差异;人员手动抄送报表，标准化程度低，信息化智能化不高;窑炉能耗大，能源消耗高，节能有很大提升空间;通过分析以上因素，窑炉生产过程中的数据传输、存储、分析将是企业生存和发展需要思考的问题，生产数据是未来企业生存发展的支撑点，也是企业生产中必定产生的"金矿"。通过数据存储可以建立调试档案库，可以按需要调出报表数据，数据分析可以建立标准化调试档案，提升标准化程度，降低能源消耗;为了很好的利用生产数据，首先要保证数据的可靠传输，下面介绍数据传输系统。
2 窑炉生产数据传输系统构成
数据传输系统主要包括工控机、易控天地组态软件、网关、云服务器以及工控机和网关之间的网络连接线，工控机配置型号为TPC6000-8172W0的平板电脑，网关选择G-Box LN2203-DW-DT产品。
3 易控软件设计及程序编写
工控机安装易控天地组态软件，工控机经过串口采集现场仪表，传动变频器，风机变频器，流量计，电能表等窑炉关键参数，参数关联到易控天地变量数据库，为了和网关设备通过以太网进行通讯连接，易控天地需要搭建莫迪康Modbus主站以太网驱动程序，简称ModbusMasterEthernet，以下说明ModbusMasterEthernet在使用中的情况。
（1）在打开的易控天地开发环境中，打开“设备通信”子系统，在右侧驱动列表中，双击“ModbusMasterEthernet”节点或者选择右键菜单中的[添加到工程]命令或者选中后拖动到左侧工作区，在"新建设备"对话框中配置各个参数。
计算机接口参数包括如下：
IP地址：计算机IP地址;这里设为本机IP地址。
端口号：计算机以太网通信的端口号;设为8000。
设备参数如下：
TCP/UDP：设备的通信方式。设为TCP。
设备IP：设备的IP地址，设为网关IP。
端口号：设备的端口号，设为8000。
地址：设备地址，范围为1-255。主站与网关的地址需要保持一致，设为1。
固定端口：该属性控制设备的端口是否有效。当IP地址相同端口号不同的多个客户端来连接时，需要建多个驱动，各驱动固定端口属性设置为TRUE;当固定端口为FALSE时，设备的端口号无效，适用于服务器与客户端一对一的关系模型。这里设为FALSE。
协议格式：可选择TCP、ASCII或RTU格式，用户根据现场配置，这里设为TCP。编码格式：可选择ASCII编码、GB2312或Unicode，用户根据现场配置，这里设为ASCII编码。
以上设置完好后，点击确定，在“设备通讯”-“设备连接”区域生成名称为“ModbusMasterEthernet1”的设备。
（2）双击“ModbusMasterEthernet1”或选择右键菜单中的[设备变量]命令，打开设备变量配置工作区。通过[添加]按钮添加寄存器，并设置名称、寄存器类型、起始地址、单元长度、访问、周期等。寄存器类型对应关系如表1所示。
对于需要传输的开关型变量，可以通过程序编写，先转变成整型，一个短整型可以包含16个开关型变量，这样可以提高传输的效率。打开“编程”子系统，新建一个“程序片段”，程序编写如下所示：
在建立寄存器时，寄存器地址不能存在相同地址，相同地址会导致和网关通讯异常;网关设备访问的寄存器地址在主站中必须存在，否则从站获取不到数据;所有寄存器必须关联变量数据库里面的变量，寄存器的数据由所关联的Tag变量提供，变量数据库就成为寄存器和现场设备参数之间的桥梁。配置完成的设备通信驱动是易控工程的对象，对象的名称是新建设备通信驱动时的命名，在用户程序中可以直接访问和控制这个对象的属性和方法。
在实际使用中，当易控天地刚开始运行时，网关采集主站寄存器数据，主站寄存器关联变量数据库变量，变量数据库变量关联现场设备参数，由于通讯时延的问题，现场设备参数还没有采集上来，这时网关采集的主站寄存器数据就不是现场设备参数的数据，为了避免出现这样的问题，对于“ModbusMasterEthernet1”设备属性“是否启用”这里，增加一个条件，当软件运行时间大于3分钟时，在启用“ModbusMasterEthernet1”设备，在这3分钟时间，首先确保软件对现场设备数据采集正常，这样主站寄存器关联的数据就是正常的，从而网关采集的数据才能准确可靠。
4 网关系统
网关设备是工业互联网平台中的远程通讯设备，可以方便地实现现场设备的远程互联、远程下载和远程维护。网关型号选用G-Box LN2203-DW-DT，LN2203-DW-DT支持以太网、4G联网。现场采用4G网卡联网，通过4G网络，将网关采集的数据发布到互联网云服务器中。用户可以随时查看现场的设备数据、了解设备运行状态和报警信息以及远程调试等功能。使用LN2203-DW-DT进行数据采集的基本操作大致是：建通道，映射实际通讯连接的各种通讯链路和通讯协议的相关参数;连设备，定义设备名称;配置要采集的数据项及告警规则;下发配置信息。配置完成后的设备网关经过WAN口和工控机，用网线进行连接，实现设备数据的读取和写入。
5 结 语
现在随着网络技术的迅速发展，基于云平台/云服务器的大数据分析技术逐渐应用于多种领域作为参数数据存储和分析的工具。经过现场实战摸索，掌握窑炉数据可靠传输的关键点，结合互联网，向使用计算机，平板或智能手机的窑炉管理员，推送各种传感器采集到的窑炉设备的生产数据，同时通过预设或者大数据分析，给出各种预警和优化信息，将信息化，智能化引入生产，建立一个高度灵活的个性化，数字化产品及服务模式，为陶瓷行业实现“智能工厂”打开一扇窗。
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