一种无线工业物联网关及其工作方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115766372A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211447592.2(22)申请日2022.11.18(71)申请人南通大学地址226000江苏省南通市啬园路9号(72)发明人朱志松陈子阳解昆陈镜安杨圆邓光伟(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249专利代理师许洁(51)Int.Cl.H04L41/022(2022.01)H04L41/0806(2022.01)H04W88/16(2009.01)权利要求书2页说明书5页附图7页(54)发明名称一种无线工业物联网关及其工作方法(57)摘要本发明公开了一种无线工业物联网关及其工作方法，所述的无线工业物联网关由上位机设置参数后脱机运行，二者采用串口通信的方式连接，网关根据上位机下发的参数数据，与PLC等设备采用WIFI无线技术建立通讯链路，并将采集得到的工控数据，以WIFI无线传输的方式，采用符合云端规范的数据格式发布至云平台。本发明的无线工业物联网关主要作用于MES系统架构中的数据采集层和数据展现层，为MES系统的运行提供及时、准确的信息，以指导、启动、响应整个工厂间的生产运行，提高生产运行效率。CN115766372ACN115766372A权利要求书1/2页1.一种无线工业物联网关，其特征在于：所述的无线工业物联网关由上位机设置参数后脱机运行，二者采用串口通信的方式连接，网关根据上位机下发的参数数据，与PLC等设备采用WIFI无线技术建立通讯链路，并将采集得到的工控数据，以WIFI无线传输的方式，采用符合云端规范的数据格式发布至云平台。2.一种根据权利要求1所述的无线工业物联网关的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：上位机进行参数设置，通过串口通讯协议将参数数据下发至网关；S2：网关规范化处理前述步骤S1下发的参数数据并得到目标参数；S3：网关借助NVS空间，存储前述步骤S2得到的目标参数；S4：网关根据前述步骤S3获得的目标参数实现与PLC设备、传感器、执行器间的WIFI无线连接；S5：网关通过S7以太网协议和OPCUA协议采集PLC等设备的工控数据；S6：网关进行协议解析，将采集的数据规范化，利用MQTT传输协议将数据发布至云端；S7：网关判断有无新参数从上位机传入，若有则重复S1‑S6。3.根据权利要求2所述的无线工业物联网关的工作方法，其特征在于：所述的步骤S1中，上位机软件下发的参数数据包括云平台相关参数、WIFI账号、WIFI密码、PLCIP地址、机架号、插槽号、发布主题、寄存器地址、相关节点；具体处理过程包括如下步骤：S1.1：上位机端口初始化；S1.2：读取界面参数数据，并添加标识符；S1.3：利用串口传输协议将参数数据传入下位机；S1.4：清空缓存区数据。4.根据权利要求2所述的无线工业物联网关的工作方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体处理过程包括如下步骤：S2.1：下位机通过识别关键字符截取上位机下发的参数数据；S2.2：将前述步骤S2.1截取的参数数据按照消息传输协议的不同分类；S2.3：将步骤S2.2分类后的PLC地址根据不同的标识符进行单独的多次循环切割，依次获得目标参数；S2.4：清理串口读取缓存区的缓存。5.根据权利要求2所述的无线工业物联网关的工作方法，其特征在于：所述的步骤S3中，针对于ESP32开发板的文件管理使用NVS系统，flash中以键值对的形式存储数据；通过串口通讯协议，保存所述的步骤S2规范化后的参数数据，实现断电保存功能；将参数保存至NVS空间，可以实现采集异构数据的功能，再根据不同的协议将设备参数分别对应至具体工控设备进行工况数据解析。6.根据权利要求2所述的无线工业物联网关的工作方法，其特征在于：所述的步骤S4中，网关连接指定网络，PLC相关设备连接同一网络，在无线局域网通讯协议下，网关可以利用不同的协议库读取工控设备寄存器的实时数据，实现对PLC等工业控制器的状态监控。7.根据权利要求2所述的无线工业物联网关的工作方法，其特征在于：所述的步骤S5中，具体处理过程包括如下步骤：S5.1：网关借助前述步骤S3保存的规范化参数数据，在无线局域网通讯协议下与PLC等2CN115766372A权利要求书2/2页设备进行远程连接；S5.2：网关判断需用S7或OPCUA消息传输协议读取的PLC等设备的个数；S5.3：网关判断单个PLC设备所需读取的数据块个数；S5.4：网关根据所述的步骤S5.2和S5.3中的PLC和数据块个数，采用嵌套循环的方式，分别基于S7或OPCUA协议循环读取单个或多个连续或非连续的寄存器数值。8.根据权利要求2所述的无线工业物联网关的工作方法，其特征在于：所述的步骤S6中，网关借助MQ