智能网关数据采集的方法与系统
阅读说明：本技术 智能网关数据采集的方法与系统 (Method and system for collecting data of intelligent gateway ) 是由 周煜申 赵旭 杨璇 康望星 吴忠华 钱小聪 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：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。(The invention discloses a method and a system for acquiring data of an intelligent gateway. The method comprises the following steps: the gateway sends an instruction for inquiring the IP address of the PLC to the server; the gateway sends a query instruction to the PLC of the IP address returned by the server; after receiving the variable configuration data returned by the PLC, the gateway stores the variable configuration data in the gateway and transmits the configuration data to a server; the gateway receives modified variable configuration data returned by the server; and the gateway acquires the data in the PLC according to the modified variable configuration data and the configuration rule, and transmits the acquired data to the server for storage through the F. By the method, the remote end does not need to send the configuration parameters to the gateway, and the gateway can automatically acquire all PLC address data. The configuration time is saved, and a gateway can be randomly accessed to a certain PLC without configuring other PLC parameters before the box is noticed.)
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。
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