CN113726644B - 智能网关数据采集的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能网关数据采集的方法与系统。所述的方法包括下述步骤：网关向服务器端发出查询PLC的IP地址的指令；网关向服务器返回的IP地址的PLC发送查询指令；网关接收到PLC返回的变量配置数据后，存储在网关中，并把这些配置数据传输给服务器；网关接收服务器返回的修改后变量配置数据；网关依据修改后变量配置数据按照配置规则采集PLC里面的数据，并把获取的数据通过F传输给服务器进行保存。通过这种方法，远端不需要把配置参数发送给网关，网关就能自动获取所有PLC地址数据。节省了配置时间，保证了一个网关可以任意接入某个PLC，而无需在意这个盒子以前是不是配置过其他PLC参数。

Description

智能网关数据采集的方法与系统

技术领域

本发明涉及物联网领域。本发明具体涉及一种智能网关数据采集的方法。

背景技术

PLC一般指可编程逻辑控制器。它集成了计算机技术，自动控制技术和通信技术，采用面向用户的“自然语言”编程进行控制，适应工业环境而且简单易懂，操作简便，是一种可靠性高的工业控制设备。

过去十年中，最重要的技术变革之一是物联网设备在各行业的广泛采用。在未来十年中，工业物联网设备可能会变得越来越广泛。PLC和工业物联网的融合将变得越来越紧密。实际生产中，PLC负责在工业现场对一级自动化设备进行控制，物联网负责把PLC的控制参数和数据进行云端传递，以便于远端移动展示和控制。

这里面最重要的设备就是工业物联网网关(云盒)，它负责支持PLC的各种通信协议，然后把数据转换成物联网通用标准协议进行传递。云盒采集PLC里面的数据，需要上位机进行地址配置，也就是说云盒并不知道要采集的PLC里面数据保存在哪个地址段里面，这些都需要上位机编程人员配置好以后，通过配置协议下发给云盒，云盒才能去读取PLC里面响应的地址。对于一个大型工业现场来说，PLC多达几百个，每个PLC都有上万个地址变量，就算不用全部读取，对于上位机的操作人员来说也是一项巨大的配置工作量。而且这么多点位数据也会存在配错的问题。

发明内容

为解决上述问题，本专利设计发明一种智能网关数据采集的方法。

为达到上述目的，本发明的智能网关数据采集的方法，所述的方法包括下述步骤：

f)网关向服务器端发出查询PLC的IP地址的指令；

g)网关向服务器返回的IP地址的PLC发送查询指令；

h)网关接收到PLC返回的变量配置数据后，存储在网关中，并把这些配置数据传输给服务器；

i)网关接收服务器返回的修改后变量配置数据；

j)网关依据修改后变量配置数据按照配置规则采集PLC里面的数据，并把获取的数据通过F传输给服务器进行保存。

k)每当辅助采集模块B的版本号有变化的时候，会重新发一遍配置参数给辅助采集模块C。如果版本号不变，则不再重新发送。

进一步的，所述的方法具体为

a)网关向服务器端发出查询PLC的IP地址的指令；辅助采集模块C返回ip地址给辅助采集模块B后，辅助采集模块B会用这个ip地址去连接PLC。

b)网关用服务器返回的IP地址连接对应的PLC，并在成功连接PLC后发送查询指令；

c)网关接收PLC发出的版本号，并与本地的该PLC的版本号进行对比：

如果双方非0并且一致，网关则不动作，数据采集终止；

如果双方不一致或者双方都是0，那么网关向PLC发出提取数据指令；网关在接收PLC返回的变量配置数据后，先把配置数据存储在网关的数据库里面；然后依据PLC返回的版本号更新网关本地的该PLC的版本号；

d)网关把这些配置数据传输给服务器；

e)网关接收服务器的采集指令向该PLC发出采集数据指令；

f)网关接收该PLC返回的数据存储后发送给服务器。

进一步的，所述的变量配置数据包括但不限于变量名、变量地址、变量注释、变量类型。

为达到上述目的，本发明的智能网关数据采集的系统，所述的系统为由PLC、网关和服务器组成的网络系统；其中，每个PLC均具有辅助采集模块A，每个网关均具有辅助采集模块B和数据采集数据采集模块D，所述的服务器具有辅助采集模块C；

其中，

a)辅助采集模块B会向辅助采集模块C发出查询PLC的IP地址指令；辅助采集模块C返回ip地址给辅助采集模块B后，辅助采集模块B会用这个ip地址去连接PLC；

b)成功连上PLC后，辅助采集模块B给特定的DB地址块发送数据启动指令，以触发辅助采集模块A开始运行；(辅助采集模块A始终监听这个数据位)

c)辅助采集模块A运行后，把自己的版本号Va发送给辅助采集模块B，辅助采集模块B对比自己的版本号Vb，如果双方非0并且一致，数据采集终止；

如果双方不一致或者双都是0，那么就告诉辅助采集模块A开始循环扫描该PLC的所有DB数据块，然后把所有数据块里面的变量都读出来传输给辅助采集模块B，包括但不限于变量名、变量地址、变量注释、变量类型；

d)辅助采集模块B接收到辅助采集模块A发过来的变量配置数据后；首先把配置数据存储在云盒的数据库里面；其次会更新版本号，把自己的版号修改成和辅助采集模块A的一样，既Va＝Vb；

e)再次把这些配置数据传输给云平台，云平台确保Vc＝Vb版本号一致；并对这些变量进行修改以指出需要采集的数据；

f)辅助采集模块C修改好后重新把配置数据发给辅助采集模块B；辅助采集模块B根据辅助采集模块C发过来的配置数据，在数据库里面标注不需要采集的变量；

g)辅助采集模块B开始对采集数据采集模块D进行配置，并把需要采集的变量、地址发送给PLC；

h)数据采集模块D完成配置后，就按照配置规则采集PLC里面的数据，并把获取的数据传输给服务器进行保存。

通过这种方法，远端不需要把配置参数发送给云盒，云盒就能自动获取所有PLC地址数据。节省了配置时间，保证了一个云盒可以任意接入某个PLC，而不要在意这个盒子以前是不是配置过其他PLC参数。

附图说明

图1：系统整体框架图

图2：辅助采集模块工作原理

具体实施方式

如图1所示，本发明涉及到三个部分定义：

1.PLC：用户独立开发的一级自动化控制系统。PLC的变量数据都存储在DB区域里面。只有知道具体DB块的地址，才能从PLC里面读出数据来。这里所说的DB区域是一个通用说法，不同的PLC可能对数据区域的称号不一样。

2.辅助采集模块A：属于独立的PLC程序，需要和云盒配合使用。属于本专利的核心内容。用户需要把辅助采集模块A移植到PLC程序里面。等PLC上电后，该程序就会循环遍历所有DB数据区域的变量，并把这个变量名、变量地址、变量类型和注释等全部传递给在云盒上的辅助采集模块B。

3.云盒(网关)：工业物联网关的一种，用于采集PLC的数据，并通过公网发送给云平台。云盒通过各PLC自有的协议与PLC进行通信，并获取PLC的DB数据区域里面对应地址的变量值。比如DB1 DW4就是DB1区域块里面的地址4的无符号整型值。

4.辅助采集模块B：用于接收辅助采集模块A发送过来的PLC变量地址，把这些变量地址配置给云盒的采集数据采集模块D，让采集辅助采集模块有对应的DB地址可以进行数据的读取或者写入。

5.数据采集模块D：用于和PLC通信，从PLC读取相关地址的变量值，或者把变量值写入PLC的相关地址中。

6.云端通信辅助采集模块F：用于把采集数据采集模块D接收到的PLC变量值以一种标准的协议方式传送到云平台进行存储。这里面可以采用标准的MQTT协议，该方法不属于专利的一部分。

7.云平台(服务器)：用于接收云盒传过来的数据。

8.辅助采集模块C：用于接收并在远端显示辅助采集模块B传过来的PLC变量和地址参数。运维工程师在远端可以修改哪些变量不用出来，哪些变量需要读取数据。

然后把修改好的变量重新下发给辅助采集模块B。

本发明的重点在于，在辅助采集模块A、B和C。PLC和云盒分别上电后，辅助采集模块即开始工作。辅助采集模块B通过网络及PLC协议和PLC进行连接，连接成功后发送辅助采集模块A的特定地址，触发辅助采集模块A开始工作。辅助采集模块A开始工作，遍历查询PLC所有DB区域块里面的变量，获取变量名、变量地址、变量注释、变量类型等。然后把这些获取的信息发送给辅助采集模块B。辅助采集模块B接收到信息后，对采集数据采集模块D进行具体地址配置，并把变量数据发送给辅助采集模块C，辅助采集模块C由运维人员手动维护修改后，重新下发给辅助采集模块B，从而触发再次对采集数据采集模块D新的配置。

采集数据采集模块D在完成地址配置后，就可以直接和PLC通信，从而绕过辅助辅助采集模块A，直接从PLC的DB区域里面把所需要的的变量值读出来。读出来的数据通过云端通信辅助采集模块F发送给云平台并在云平台上进行数据库存储。

下面结合实施例进一步说明

实施例

如图2所示

PLC为西门子品牌S7-1200，PLC的通信协议为S7协议。

PLC里面的数据区为DB1 DW0＝32(温度值℃)、DW4＝12(湿度值％)；DB2 DD0＝2(电流值A)、DD2＝220(电压值V)(DW代表四字节，所以在PLC里面表现为DW0、4、8、12；DD代表2字节，所以在PLC里面表现为DD0、2、4、6、8)。

PLC的IP地址为192.168.0.100；云盒和PLC处于同一个网段内，地址为192.168.0.101；云平台处于公网内是一个公网固定的IP地址。

辅助采集模块A、辅助采集模块B和辅助采集模块C各自保存版本号Va、Vb和Vc，初始化默认从0开始。

a)云盒所附属的辅助采集模块A程序移植到需要采集的PLC里面。辅助采集模块C里面需要配置对应辅助采集模块A的PLC的IP地址。

b)云盒和PLC各自上电。云盒内的辅助采集模块B会向云平台的辅助采集模块C去查询PLC的IP地址。辅助采集模块C返回ip地址给辅助采集模块B后，辅助采集模块B会用这个ip地址去连接PLC。

c)成功连上PLC后，给特定的DB地址块(比如DB255 DB0，这个地址块普通plc程序不会用到)发送数据128，从而触发辅助采集模块A开始运行。(辅助采集模块A始终监听这个数据位)

d)辅助采集模块A运行后，会把自己的版本号Va发送给辅助采集模块B，辅助采集模块B对比自己的版本号Vb，如果双方非0并且一致，那么告诉辅助采集模块A不需要额外动作。如果双方不一致或者双都是0，那么就告诉辅助采集模块A开始循环扫描该PLC的所有DB数据块，然后把所有数据块里面的变量都读出来传输给辅助采集模块B，包括但不限于变量名、变量地址、变量注释、变量类型(浮点、整型、位、字节等)等。

e)辅助采集模块B接收到A发过来的变量配置数据后。首先把配置数据存储在云盒的数据库里面；其次会更新版本号，把自己的版号修改成和辅助采集模块A的一样，既Va＝Vb；

f)再次会把这些配置数据传输给云平台，云平台确保Vc＝Vb版本号一致。使得运维工程师可以在远端的电脑上查看到这些地址，并对这些变量进行修改，哪些需要采集数据，哪些不需要采集数据。

g)辅助采集模块C修改好后重新把配置数据发给辅助采集模块B，这个时候辅助采集模块B根据辅助采集模块C发过来的配置数据，在数据库里面标注不需要采集的变量。

h)最后辅助采集模块B开始对采集数据采集模块D进行配置，告诉采集辅助采集模块要读取哪些变量，这些变量在PLC里面的物理地址是多少；

i)采集数据采集模块D完成配置后，就按照配置规则采集PLC里面的数据，并把获取的数据通过F传输给云平台进行保存。

j)每当辅助采集模块B的版本号有变化的时候，会重新发一遍配置参数给辅助采集模块C。如果版本号不变，则不再重新发送。

本专利在上面举了一个例子，但是不仅限于这个例子。同时本专利给与的是一种方法。

Claims (3)

1.一种智能网关数据采集的方法，其特征在于，所述的方法包括下述步骤：

网关向服务器端发出查询PLC的IP地址的指令；

网关用服务器返回的IP地址向对应的PLC发送查询指令；

网关接收到PLC返回的变量配置数据后，存储在网关中，并把这些配置数据传输给服务器；具体为：

网关接收PLC发出的版本号，并与本地的该PLC的版本号进行对比：

如果双方非0并且一致，网关则不动作，数据采集终止；

如果双方不一致或者双方都是0，那么网关向PLC发出提取数据指令；网关在接收PLC返回的变量配置数据后，先把配置数据存储在网关的数据库里面；然后依据PLC返回的版本号更新网关本地的该PLC的版本号；

网关接收服务器返回的修改后变量配置数据；

网关依据修改后变量配置数据按照配置规则采集PLC里面的数据，并把获取的数据传输给服务器进行保存。

2.如权利要求1所述的智能网关数据采集的方法，其特征在于，所述的变量配置数据包括变量名、变量地址、变量注释、变量类型。

3.一种智能网关数据采集的系统，其特征在于，所述的系统为由PLC、网关和服务器组成的网络系统；其中，每个PLC均具有辅助采集模块A，每个网关均具有辅助采集模块B和数据采集模块D，所述的服务器具有辅助采集模块C；

其中，

辅助采集模块B会向辅助采集模块C发出查询PLC的IP地址指令；辅助采集模块C返回ip地址给辅助采集模块B后，辅助采集模块B会用这个ip地址去连接PLC；

成功连上PLC后，辅助采集模块B给特定的DB地址块发送数据启动指令，以触发辅助采集模块A开始运行；辅助采集模块A始终监听这个数据位；

辅助采集模块A运行后，把自己的版本号Va发送给辅助采集模块B，辅助采集模块B对比自己的版本号Vb，如果双方非0并且一致，数据采集终止；

如果双方不一致或者双方都是0，那么就告诉辅助采集模块A开始循环扫描该PLC的所有DB数据块，然后把所有数据块里面的变量都读出来传输给辅助采集模块B，包括变量名、变量地址、变量注释、变量类型；

辅助采集模块B接收到辅助采集模块A发过来的变量配置数据后；首先把配置数据存储在云盒的数据库里面；其次会更新版本号，把自己的版号修改成和辅助采集模块A的一样，即Va=Vb；

再次把这些配置数据传输给云平台，云平台确保Vc=Vb版本号一致；并对这些变量进行修改以指出需要采集的数据；

辅助采集模块C修改好后重新把配置数据发给辅助采集模块B；辅助采集模块B根据辅助采集模块C发过来的配置数据，在数据库里面标注不需要采集的变量；

辅助采集模块B开始对采集数据采集模块D进行配置，并把需要采集的变量、地址发送给PLC；

数据采集模块D完成配置后，就按照配置规则采集PLC里面的数据，并把获取的数据传输给服务器进行保存。