《物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維與服務(wù)》課件 2.1-生產(chǎn)線AIoT平臺(tái)仿真圖繪制

智能制造-生產(chǎn)線AIoT平臺(tái)仿真為了促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)很多制造企業(yè)不斷突破傳統(tǒng)技術(shù)、推進(jìn)品牌建設(shè)、逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與智能化。國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)制造2025》國(guó)家行動(dòng)綱領(lǐng)，從政策層面上全面推進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。智能制造-生產(chǎn)線利用了智能制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)智能化，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線與云平臺(tái)智能互聯(lián)。然而，在生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中，做好噪聲、煙霧、廢水等環(huán)境污染源的把控仍是生態(tài)環(huán)境保護(hù)路上的重要挑戰(zhàn)。針對(duì)生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中的污染問題和車間人員管理，基于AIoT平臺(tái)仿真實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)管理的相關(guān)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)項(xiàng)目在AIoT平臺(tái)上進(jìn)行搭建，其中使用的IoT平臺(tái)選用了開源的ThingsBoard，實(shí)現(xiàn)了虛擬仿真接線和虛擬終端之間、虛擬終端和ThingsBoard云平臺(tái)之間數(shù)據(jù)的通信。能夠在AIoT平臺(tái)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、仿真圖接線、網(wǎng)關(guān)和設(shè)備的部署等操作，是云平臺(tái)運(yùn)行維護(hù)人員技能的更高要求。引導(dǎo)案例生產(chǎn)線AIoT平臺(tái)仿真圖繪制01、職業(yè)能力目標(biāo)04、任務(wù)實(shí)施02、任務(wù)描述與要求05、任務(wù)小結(jié)03、知識(shí)儲(chǔ)備目錄職業(yè)能力目標(biāo)Contents01成為最優(yōu)秀值得信賴的教育服務(wù)提供商職業(yè)能力目標(biāo)能根據(jù)相關(guān)資料的查閱和實(shí)操演練，熟練掌握AIoT平臺(tái)的使用能根據(jù)客戶需求，正確完成虛擬仿真接線圖的繪制任務(wù)描述與要求Contents02成為最優(yōu)秀值得信賴的教育服務(wù)提供商任務(wù)描述可以搭建智能制造-生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決問題。為確保項(xiàng)目可行性，在施工前使用AIoT平臺(tái)搭建虛擬仿真系統(tǒng)。有沒有方法可以監(jiān)測(cè)生產(chǎn)線產(chǎn)生時(shí)廢氣、噪聲等污染以及車間工作人員的進(jìn)出的管理。N公司向主營(yíng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)的L公司提出建設(shè)智能制造-生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以確保能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控污染物排放。L公司項(xiàng)目經(jīng)理決定施工前先使用AIoT平臺(tái)搭建虛擬仿真系統(tǒng)，模擬生產(chǎn)線。任務(wù)描述：任務(wù)要求根據(jù)N公司需求，完成生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D繪制根據(jù)拓?fù)鋱D的規(guī)劃設(shè)計(jì)，完成生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備選型根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D及設(shè)備選型，完成生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在AIoT平臺(tái)上的仿真圖繪制任務(wù)要求：知識(shí)儲(chǔ)備Contents03成為最優(yōu)秀值得信賴的教育服務(wù)提供商知識(shí)儲(chǔ)備AIoT平臺(tái)1虛擬仿真功能界面2虛擬設(shè)備3虛擬機(jī)終端4容器5ThingsBoard6AIoT平臺(tái)概述DashBoardThingsBoardServer-SideAPIRESTAPIsandwebsocketsCoreServiceRuleEngineMQTPCoAPHTTPGatewaySQLDataBaseNoSQLDataBaseAIoT在線工程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)AIoT技術(shù)棧AIoT平臺(tái)選用了開源IoT平臺(tái)：ThingsBoard，接入層網(wǎng)關(guān)使用了開源的ThingsBoardGateway。AIoT平臺(tái)系統(tǒng)組成教務(wù)管理子系統(tǒng)學(xué)校管理員班級(jí)教務(wù)子系統(tǒng)教師學(xué)生教師課程資源授課任務(wù)任務(wù)私有資源ThingsBoard虛擬機(jī)Web終端在線設(shè)備仿真子系統(tǒng)HARBOR使用創(chuàng)建創(chuàng)建使用創(chuàng)建使用使用使用教學(xué)學(xué)習(xí)創(chuàng)建使用使用AIoT平臺(tái)構(gòu)成虛擬機(jī)終端HarborThingsBoard虛擬仿真ALoT平臺(tái)知識(shí)儲(chǔ)備AIoT平臺(tái)1虛擬仿真功能界面2虛擬設(shè)備3虛擬機(jī)終端4容器5ThingsBoard6開啟模擬實(shí)驗(yàn)點(diǎn)擊此開關(guān)可以切換模擬實(shí)驗(yàn)的開啟與關(guān)閉狀態(tài)選擇“虛擬仿真”實(shí)驗(yàn)環(huán)境即可進(jìn)入虛擬仿真功能界面123選擇“虛擬仿真”實(shí)驗(yàn)環(huán)境即可進(jìn)入虛擬仿真功能界面AIoT平臺(tái)1虛擬仿真功能界面2虛擬設(shè)備3虛擬機(jī)終端4容器5ThingsBoard6知識(shí)儲(chǔ)備庫(kù)組件分類傳感器其他設(shè)備采集器組件庫(kù)RFID采集器檢測(cè)環(huán)境中的事件或變化，并將信息發(fā)送給其他電子設(shè)備采集多個(gè)表計(jì)的電脈沖信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息記錄保存閱讀器與標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信包括終端、外設(shè)、電源、負(fù)載設(shè)備的連線與地址配置設(shè)備端口選擇設(shè)備連線連線成功確認(rèn)

設(shè)置設(shè)備地址為一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的十六進(jìn)制數(shù)正確連線地址配置傳感器數(shù)據(jù)設(shè)置485型光照度傳感器數(shù)值設(shè)置紅外對(duì)射數(shù)據(jù)設(shè)置設(shè)備狀態(tài)查看傳感器狀態(tài)查看執(zhí)行器狀態(tài)查看虛擬仿真平臺(tái)可以直觀的查看到傳感器的狀態(tài)，即模擬實(shí)驗(yàn)開啟后，在傳感器上可根據(jù)其顯示數(shù)據(jù)查看到傳感器的狀態(tài)，如傳感數(shù)值、設(shè)備地址虛擬仿真平臺(tái)可以直觀的查看到執(zhí)行器的狀態(tài)，即可根據(jù)執(zhí)行器設(shè)備是否正確執(zhí)行查看到執(zhí)行器當(dāng)前狀態(tài)為開啟或關(guān)閉知識(shí)儲(chǔ)備AIoT平臺(tái)1虛擬仿真功能界面2虛擬設(shè)備3虛擬機(jī)終端4容器5ThingsBoard6虛擬機(jī)終端命令輸入選擇“虛擬機(jī)終端”進(jìn)入虛擬機(jī)終端界面界面出現(xiàn)“WelcometoAlpine！”為容器啟動(dòng)成功命令輸入的方式有兩種：直接鍵盤輸入、粘貼已復(fù)制的文本123主配置主機(jī)地址（host）端口（port）網(wǎng)關(guān)設(shè)備訪問令牌（accessToken）連接器（connoectors）訪問令牌可直接在網(wǎng)關(guān)界面復(fù)制Modbus連接器配置json文件server部分參數(shù)參數(shù)默認(rèn)值說(shuō)明nameModbusDefaultServer連接器名稱typeserial可取值：tcp，udp，serialmethodrtu可取值：socket或rtuport/dev/ttyUSB0設(shè)備連接的串口設(shè)備名稱baudrate19200根據(jù)設(shè)備的波特率設(shè)置timeout35鏈接設(shè)備超時(shí)時(shí)間json文件device部分參數(shù)參數(shù)默認(rèn)值說(shuō)明unitId1設(shè)備的iddeveceNameTempSensor設(shè)備名稱，會(huì)出現(xiàn)在ThingsBoard的設(shè)備列表中attributesPollPeriod5000輪詢?cè)O(shè)備屬性的間隔（毫秒）timeseriesPollPeriod5000輪詢?cè)O(shè)備遙測(cè)數(shù)據(jù)的間隔（毫秒）sendDataOnlyChangedtrue只有數(shù)據(jù)變化時(shí)才發(fā)送數(shù)據(jù)json文件attributes/timeseries/attributeUpdate/rpc部分參數(shù)參數(shù)默認(rèn)值說(shuō)明tagtestattributes/timeseries/attributeUpdate出現(xiàn)在server端rpc出現(xiàn)在設(shè)備端type32unit詳見表2-1-5functionCode4不同功能碼表示不同的讀/寫功能objectsCount1對(duì)象個(gè)數(shù)address1設(shè)備的寄存器編號(hào)functionCode作用1讀線圈3讀保持寄存器5寫單個(gè)線圈類型名稱功能碼對(duì)象數(shù)說(shuō)明bits1、51讀線圈16uint3116位無(wú)符號(hào)整數(shù)32uint3232位無(wú)符號(hào)整數(shù)functionCode分為讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)兩類功能type數(shù)據(jù)類型知識(shí)儲(chǔ)備AIoT平臺(tái)1虛擬仿真功能界面2虛擬設(shè)備3虛擬機(jī)終端4容器5ThingsBoard6容器（Container）鏡像（Image）倉(cāng)庫(kù)（Repository）容器、鏡像、倉(cāng)庫(kù)容器的創(chuàng)建過程DocKerfllelmagesContainersbuildpushpullcommitrunstopstartrestartDocKerregistrytagLocalDockerinstanceMycomputerDocker技術(shù)pk傳統(tǒng)VM技術(shù)應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)環(huán)境宿主機(jī)操作系統(tǒng)硬件層虛擬機(jī)操作系統(tǒng)虛擬機(jī)管理系統(tǒng)啟動(dòng)速度以秒級(jí)系統(tǒng)支持量：大隔離性：安全隔離硬盤占用空間一般為MB級(jí)別性能：接近原生虛擬機(jī)操作系統(tǒng)虛擬機(jī)管理系統(tǒng)應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)環(huán)境Docker宿主機(jī)操作系統(tǒng)硬件層Docker技術(shù)傳統(tǒng)VM技術(shù)啟動(dòng)速度以分鐘級(jí)系統(tǒng)支持量：小隔離性：完全隔離硬盤占用空間一般為GB級(jí)別性能：弱于知識(shí)儲(chǔ)備AIoT平臺(tái)1虛擬仿真功能界面2虛擬設(shè)備3虛擬機(jī)終端4容器5ThingsBoard6警報(bào)管理：分析傳入的遙測(cè)數(shù)據(jù)并通過復(fù)雜的事件處理觸發(fā)警報(bào)。設(shè)備管理：使用遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）控制設(shè)備?？蓴U(kuò)展性：可水平擴(kuò)展的平臺(tái)，使用領(lǐng)先的開源技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建。數(shù)據(jù)可視化:從設(shè)備和資產(chǎn)收集并可視化數(shù)據(jù)。容錯(cuò)：沒有單點(diǎn)故障，集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是相同的。強(qiáng)大而高效：ThingsBoard

集群可以處理數(shù)百萬(wàn)個(gè)設(shè)備?？勺远x的：通過可自定義的小部件和規(guī)則引擎節(jié)點(diǎn)，輕松添加新功能。持久：永遠(yuǎn)不會(huì)丟失您的數(shù)據(jù)。遙測(cè)數(shù)據(jù)收集功能:設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)且響應(yīng)迅速的儀表板，并向您的客戶提供設(shè)備或資產(chǎn)遙測(cè)和見解。ThingsBoard基本特點(diǎn)ThingsBoard界面創(chuàng)建資產(chǎn)實(shí)體通過“課程與任務(wù)”的子目錄“我的任務(wù)”，進(jìn)入所選任務(wù)中，開始任務(wù)后，選擇“ThingsBoard”實(shí)驗(yàn)環(huán)境圖標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)實(shí)體界面右上角的“＋”號(hào)，即可選擇添加新實(shí)體或?qū)胍褎?chuàng)建的實(shí)體ThingsBoard創(chuàng)建實(shí)體實(shí)體的組成和設(shè)備配置ThingsBoard支持的實(shí)體：（1）租戶（Tenant）（2）客戶（Custom）（3）用戶（User）（4）設(shè)備（Device）（5）資產(chǎn)（Asset）（6）儀表盤（Dashboard）（7）規(guī)則節(jié)點(diǎn)（RuleNode）（8）規(guī)則鏈（RuleChain）實(shí)體的組成和設(shè)備配置Deviceprofiles：對(duì)使用同一個(gè)配置文件的IoT設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一配置。通常將同一類型的IoT設(shè)備配置上統(tǒng)一個(gè)設(shè)備配置文件，常見的設(shè)備配置類型有網(wǎng)關(guān)、傳感器和執(zhí)行器。ThingsBoard支持的實(shí)體：（1）租戶（Tenant）（2）客戶（Custom）（3）用戶（User）（4）設(shè)備（Device）（5）資產(chǎn)（Asset）（6）儀表盤（Dashboard）（7）規(guī)則節(jié)點(diǎn)（RuleNode）（8）規(guī)則鏈（RuleChain）數(shù)據(jù)獲取仿真設(shè)備“云終端”服務(wù)地址及端口查看

物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)“TB_Client”連接方式配置組件分類卡片組件圖表組件控制組件關(guān)聯(lián)關(guān)系和規(guī)則鏈規(guī)則鏈：關(guān)聯(lián)關(guān)系：關(guān)聯(lián)關(guān)系通常用于設(shè)計(jì)規(guī)則鏈的屬性集節(jié)點(diǎn)，規(guī)定兩個(gè)實(shí)體直接的定向連接關(guān)系規(guī)則鏈對(duì)應(yīng)至少一條策略，為存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的設(shè)備實(shí)體制定了一定的規(guī)則以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制任務(wù)實(shí)施Contents04成為最優(yōu)秀值得信賴的教育服務(wù)提供商任務(wù)實(shí)施-1.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)123網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D繪制列出設(shè)備清單設(shè)備選用任務(wù)實(shí)施-1.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)其他設(shè)備—負(fù)載—燈泡、警示燈、風(fēng)扇采集器—網(wǎng)關(guān)—云終端傳感器—有線傳感器—煙霧傳感器、噪聲傳感器、紅外對(duì)射傳感器—繼電器—繼電器采集器—I/O模塊—4017、4150其他設(shè)備—其他外設(shè)—485=232其他設(shè)備—電源—12V電源、24V電源、通用電源220V選用的設(shè)備及其位置：任務(wù)實(shí)施-1.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量1煙霧傳感器12噪聲傳感器13紅外對(duì)射主14紅外對(duì)射副15燈泡16警示燈17風(fēng)扇18ADAM415019ADAM4017110繼電器411云終端112RS485轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)換模塊1總計(jì)15根據(jù)設(shè)備選型，列出生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備清單任務(wù)實(shí)施-1.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)云終端ADAM4150繼電器警示燈繼電器煙霧傳感器紅外對(duì)射ADAM4017繼電器噪聲傳感器燈泡風(fēng)扇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D繪制任務(wù)實(shí)施-2.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)AIoT仿真圖繪制12345數(shù)據(jù)查看模擬實(shí)驗(yàn)開啟設(shè)備地址設(shè)置設(shè)備連線進(jìn)入虛擬仿真界面任務(wù)實(shí)施-2.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)AIoT仿真圖繪制登錄AIoT平臺(tái)進(jìn)入虛擬仿真界面單擊進(jìn)入平臺(tái)地址：/任務(wù)實(shí)施-2.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)AIoT仿真圖繪制在虛擬仿真界面左側(cè)的組件庫(kù)找到相應(yīng)的設(shè)備，拖放至工作區(qū)。放置設(shè)備的時(shí)候，放置在恰當(dāng)?shù)奈恢?，即可進(jìn)行設(shè)備連線。注意根據(jù)組件選擇合適的電源組件設(shè)備需要正確供電才能正常工作，否則在設(shè)備上會(huì)報(bào)錯(cuò)任務(wù)實(shí)施-2.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)AIoT仿真圖繪制設(shè)備接線圖根據(jù)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D得到設(shè)備接線圖。將從組件庫(kù)中拖出的組件擺到合適的位置。單擊組件的引腳即可進(jìn)行連線。任務(wù)實(shí)施-2.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)AIoT仿真圖繪制設(shè)備連線圖（樣例）任務(wù)實(shí)施-2.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)AIoT仿真圖繪制地址設(shè)置ADAM4017地址設(shè)為2ADAM4150地址設(shè)為1對(duì)485型的設(shè)備地址進(jìn)行設(shè)置，以區(qū)分同一節(jié)點(diǎn)下的不同設(shè)備任務(wù)實(shí)施-2.生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)AIoT仿真圖繪制模擬實(shí)驗(yàn)開啟點(diǎn)擊工