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功能概述
DAQ for IIOT通用工业数据采集系统是一套运行在边缘计算机上的设备数据采集与管理软件#xff0c;主要用于对各种仪器设备#xff08;PLC、注塑机、数控机床、电表、流量计等#xff09;数据的采集、控制、存储、查询、展示以及上传。
系统主体功能包括…系统概述
功能概述
DAQ for IIOT通用工业数据采集系统是一套运行在边缘计算机上的设备数据采集与管理软件主要用于对各种仪器设备PLC、注塑机、数控机床、电表、流量计等数据的采集、控制、存储、查询、展示以及上传。
系统主体功能包括
灵活的传输配置链路、存储、设备、因子、上传服务数据采集和上传实时监控设备、上传告警配置和监控数据存储和查询表格、图表、Web API组态和可视化设计用户及权限管理界面多语言支持
运行环境 支持设备
支持通信链路
系统支持的部分通信链路包括 支持通信协议
系统支持的部分通信协议包括
nbsp;nbsp;名词解释
设备
系统采集来自一台设备的数据设备需具有通信接口以及使用特定的通信协议进行通信。设备可以是一台检测仪器、一个小型仪表、一个传感器甚至是一块单独的PLC。
因子
因子是设备的属性包括设备的测量值、状态、控制单元等。例如对于一台测量仪器来说以下属性可以称为一个因子
最新测量值测量值当前设备状态测量中、待机中、故障等状态启动测量、停止测量控制单元
链路
系统与设备的物理连接方式以及基础通信协议即通信过程中链路层以下的部分。例如可以是使用串口通信线使用UART通信协议或是使用网线使用TCP/IP通信协议。支持多设备共用一条链路。
驱动
一个功能模块实现采集、上传、存储等功能。根据功能划分包括采集驱动实现采集通信协议解析、上传驱动实现上传通信协议解析、链路驱动实现特定链路的连接与数据收发、存储驱动实现特定数据库的存储与操作等。
上传服务
系统向平台或其他设备上传数据使用特定的链路和通信协议。
上传因子
要上传至平台或其他设备的因子。
软件安装与认证
在64位Windows系统上安装
环境准备
在系统安装之前请确保.NET6已经成功安装。可到微软官网下载安装.NET6。
https://download.visualstudio.microsoft.com/download/pr/9b8baa92-04f4-4b1a-8ccd-aa6bf31592bc/3a25c73326e060e04c119264ba58d0d5/dotnet-sdk-6.0.418-win-x64.exe
如果是比较旧的Windows系统可能需要先安装以下必备包在安装过程中如提示无法启动服务一般即是需要安装必备包
必备包1
https://download.visualstudio.microsoft.com/download/pr/b929b7fe-5c89-4553-9abe-6324631dcc3a/296F96CD102250636BCD23AB6E6CF70935337B1BBB3507FE8521D8D9CFAA932F/VC_redist.x64.exe
必备包2
https://download.microsoft.com/download/0/8/E/08E0386B-F6AF-4651-8D1B-C0A95D2731F0/Windows6.1-KB3063858-x64.msu
软件安装
下载安装包之后运行安装程序如下图所示 选择安装目录点击开始安装按钮即可完成系统安装。
打开管理页面
系统安装完成以后可使用现代浏览器推荐Edge或Chrome地址栏输入 http://localhost:16801/scada.html 访问管理页面。由于系统需要登录首先会进入到登录页 默认存在的系统账号 登录以后可进入到系统主页如下图所示 如有需要系统可自由切换界面语言下图为英文界面 系统认证
系统具有14天的试用期试用期结束之后系统需要认证才能正常使用否则系统无法采集数据。认证操作在系统配置页面设置-系统配置完成 认证流程为
复制机器码提供给供应商。从供应商处获取认证文件。上传认证文件。
需要注意的是一个认证文件只能认证一台计算机。
传输和存储配置
传输架构
采集、上传以及存储的系统架构图如下所示 一般情况下系统完成的核心功能是从设备采集数据把数据存储并上传至平台。每种传输都需要使用一个通信链路以及采用某种的通信协议。那么整个传输和存储过程就会存在以下的模块
通信链路采集协议上传协议存储方案
对应于每个模块系统都采用了驱动配置的模式来满足需求。以存储方案为例存储驱动包含了以某种数据库如MySQL存储数据的代码而存储配置则包括连接字符串、何时去存这些内容。
驱动管理
驱动是实现特定功能的代码库可根据需要导入系统。下面是采集驱动的管理页面 一般从供应商处获得驱动上传至系统经过配置之后即可使用。对于特定的应用场景也可根据开发文档自行进行驱动的开发。
数据采集配置
数据采集需要配置存储方案、通信链路以及通信协议。
存储方案
每个设备都可以选择不同的存储方案也可以全部设备选择相同的存储方案。存储方案管理页面存储管理-存储方案如下图所示 在存储方案中可以选择存储的数据库类型、存储时机、是否存储状态、数据格式等。
支持数据库
系统支持SQLite、SQL Server、MySQL等数据库。
连接字符串
对于SQLite数据库连接字符串填写文件路径如
D:\db\mydb.db
SQL Server的典型连接字符串格式为
Data SourceMY-COMPUTER\SQLEXPRESS;Initial Catalogmydb;User Idsa;Passwordpassword;
MySQL的典型连接字符串格式为
User IDroot;Passwordpassword;Hostlocalhost;Port3306;Databasemydb;
存储时机
存储时机有两种类型分别是间隔时间和指定时间。
间隔时间需要填入一个以ms为单位的时间每次达到这个间隔时数据会存储一次。例如填入60000即为一分钟存储一次。
指定时间的填写格式为HH:mm HH:mm HH:mm只支持填写小时和分钟。在每天的指定时间点数据会存储一次。例如填入08:00 12:00 16:00 数据将会在8点、12点、16点各存储一次。
数据格式
数据格式包括字符串和数字。如果系统采集到的所有数据都为数字建议使用数字格式能够节省空间和提高性能。如果数据中包括非数字的字符串那只能选择字符串格式。
存储状态
勾选存储状态后数据库在存储数据的同时存储设备当前状态。当设备处于离线状态时采集数据仍会是上一次采集到的值。设备状态具体值见附录1。
数据库维护
当传输配置修改之后数据库结构会作出相应的修改。为了清理冗余的结构和数据系统提供了三种维护操作
清洗表结构清除不使用的列和不使用的表。
清空数据清空所有数据。
重建表结构清除旧的结构和数据重新创建表结构。
链路配置
链路配置页面传输配置-链路配置如下图所示 目前支持的链路类型及需要配置的内容如下表所示 设备配置
设备配置
设备配置主要是对通信协议的配置。设备配置页面传输配置-设备配置如下图所示 设备采用不同的驱动配置信息会有所差异。但某些信息是所有设备都需要配置的如下表所示 因子配置
设备包含因子没有添加因子的设备一般不会采集数据因子配置页面从设备配置页面点击某一设备最右侧的按钮进入如下图所示 采用不同驱动的设备因子需要配置的信息有所不同。几个公共属性说明如下 数据上传配置
数据上传需要配置通信链路以及通信协议。其中通信链路的配置跟采集是一致的。
上传服务配置页面传输配置-上传配置如下图所示 上传服务中需要配置上传的因子在上传因子配置页面从上传配置页面点击某一上传服务最右侧的按钮进入进行配置如下图所示 配置内容根据协议的不同会有所差异以下为各上传因子共有属性
编码
对于大部分的上传协议都是如果填写就以编码上传如果不填写就以因子原来的名称上传。例如对于MQTT上传协议假设因子是设备1.因子1如果不填写编码上传的topic是data/设备1.因子1如果填写了编码code1那么上传的topic是data/code1。
配置导入和导出
配置导出
在配置导出页面传输配置-配置导出中导出配置如下图所示 导出过程中需要选择导出的设备和上传服务。导出时相关的链路配置、存储方案会同时被导出。
配置导入
在配置导入页面传输配置-配置导入中导入配置如下图所示 导入配置时由以下选项可根据实际情况进行选择
清空配置清除所有已配置内容。
直接覆盖先清除原来所有配置再添加导入的配置。
补充配置增量式地添加导入配置如果原有配置和导入配置具有相同ID或名称则不会使用导入配置。
实时监控
系统启停
在系统标题栏的位置可以启动或停止系统如下图所示 此处的启停是对整个系统的启停包括采集和上传如果希望暂停某一设备或某一上传服务可在设备监控和上传监控页面进行操作禁用或启用。
设备监控
如果需要查看当前的采集状态可打开设备监控页面数据监控-设备监控如下图所示 在此页面中可以
查看设备的实时状态。关于设备状态的说明可参照附录1。查看每个因子的实时值以及当前数据时间。启用或禁用设备。反控设备修改因子值。此操作会向设备发送改值、写入命令并不是虚拟的改值。
上传监控
在上传监控页面数据监控-上传监控中可查看当前上传的状态如下图所示 同时可以在此页面中暂停上传。
历史数据查询
数据查询
可以使用表格或图表的方式查询历史数据。若在数据查询时发现没有数据可能的原因有
因子配置时是否存储没有勾选。数据库配置存储时机为不存储。没有启动采集。还没出现一项合法数据。
表格方式
使用表格方式查询到的数据为详细数据数据查询页面统计分析-数据查询如下图所示 在页面左侧选择需要查询的因子选择起始时间和结束时间即可查询出结果。
当数据前方出现类似[Ex]的标志时或数据以开头表示数据异常此时的数据只是历史保留值实际上不可采用。例如当链路断开、或是设备禁用若查询结果依然有值此时的结果并没有意义。中括号中的代表为设备状态可参照附录1。
图表方式
使用图表方式查询到的数据仅为简略数据当数据量比较大时图表中不会展示出所有数据数据图表页面统计分析-数据图表如下图所示 告警配置与监控
告警配置
在告警配置页面传输配置-告警配置进行告警的配置如下图所示 每条告警可以配置的信息包括告警标题、告警级别以及触发告警发生的条件。在触发条件中使用的表达式为逻辑表达式因子使用大括号包围具体内容可参考附录2。
告警存储
默认情况下告警信息是不存储的。需要存储时需要进行存储方案的设置。在告警存储方案设置页面存储管理-告警存储方案中进行存储方案的设定如下图所示 一般情况下只需要填写连接字符串即可。
最后回到告警配置页面传输配置-告警配置点击右上角的第二个按钮选择告警存储方案即可 告警监控
系统实时产生的告警信息可在告警监控页面数据监控-告警监控中进行查看 告警查询
系统产生的所有告警信息可在告警查询界面统计分析-告警查询中进行查询如下图所示 用户和权限管理
默认用户
系统默认会存在两个用户如下表所示 正式使用系统之后如果需要使用权限控制应修改初始密码。
用户角色
系统定义的角色及其权限如下表所示 组态可视化
功能概述
本系统提供组态和可视化功能具有强大的低代码可视化搭建编排能力配置简易、控件丰富、自定义程度高。结合数据采集与控制系统能够实现实时和历史数据的显示以及设备实时控制。
系统支持以下功能
可添加用户自定义图片支持JPG、PNG、GIF、SVG等格式。可添加用户自定义组件。支持表格和图表等数据展示组件。可显示实时数据和历史数据。可向设备发送控制指令。提供大量辅助设计功能辅助线、标尺、磁吸、对齐等。
应用示例
以下为使用可视化功能设计的页面 界面介绍
可视化首页
系统首页如下图所示 可在此页面中添加多个视图。对于每个视图点击画面可进去运行页面点击右下角的设计按钮进行设计画面。
可视化设计页
系统设计页如下图所示 页面总局
设计页顶部是标题栏点击视图名称可修改名称点击预览按钮进入运行页。
主体部分的左侧是资源库包括组件库和图片库可拖动资源到主画布中。
主体部分的右侧是属性配置面板选中不同的元素将显示该元素特有的属性配置。
主体部分的中心是主画布可在其中拖动资源和调整资源位置。主画布下方是缩略图和显示比例主画布的位置通过此处进行移动和缩放。
一般设计步骤
设计页的操作步骤一般是
1. 从资源库中拖动资源至画布中。
2. 调整资源的大小和位置。
3. 修改资源的样式、数据源和触发事件。
资源库
系统的资源库包括两种分别是组件库和图片库。
图片库中的元素只是单纯的图片用户可上传自定义图片支持的格式包括png、jpg、gif、svg等。
组件库中的元素包含了代码功能能够提供较为丰富的交互功能例如是图表、进度条、输入框等。用户也可以根据开发文档进行组件的开发然后上传至系统使用。
资源属性
不同种类的资源具有不同的属性例如矩形有圆角半径的属性、管道有流动形状的属性。但所有的资源其属性都可分成三部分分别是样式、数据库和事件。
样式部分包括大小、位置、颜色、字体等信息。
数据源部分定义了资源如何进行动态变化通过填写表达式完成功能。例如在显示条件里填写{D1.F1}1这样的表达式后资源将在D1.F1为1时显示其他情况则隐藏。又如文本文字填写当前值为{D1.F1}这样的表达式后资源将在D1.F1为1时显示出这样的文字当前值为1。
事件部分定义了在运行页面上对资源进行一些操作之后所发生的事情。例如在点击事件中填写{D1.F1}2那么用户在点击资源后系统将向设备发出修改值为2的指令。又如在输入框修改值事件中填写var1value当用户在输入框中输入了12.5这样的内容后变量var1的值就会变为12.5。
可视化运行页
运行页中只有设计出来的内容没有额外的页面元素如下图所示 在运行页面可使用的功能包括
显示实时采集到的设备数值。显示数据历史记录。显示动态变化的系统流程。通过操作页面元素向设备下发指令和数值。切换至不同的视图页面。
数据源
数据引用
在数据源中引用因子在因子名称外加大括号其表达式为
{设备名.因子名}
在数据源中引用临时变量在变量名称外加尖括号其表达式为
变量名
文字数据源
文字数据源可正常书写文字在需要引用数据的地方插入引用表达式即可。如
当前测量值为{D1.F1} mg/L
条件数据源
条件数据源要求书写内容为逻辑表达式如
{D1.F1}10 {D1.F2}30
图表数据
读取因子数据的格式为
factor|factors|minutes|interval|format
第一个factor为固定字符串。
factors是因子名称列表用逗号隔开如D1.F1,D1.F2。
minutes是取最近多少分钟的数据。
interval是间隔多少分钟一条数据。
format是时间显示的格式年月日时分分别用yyyy、MM、dd、HH、mm表示。
以下举一个例子。取D1.F1和D3.F1的数据取一个小时内的每5分钟一条数据时间的显示格式为HH:mm那么填写内容为
factor|D1.F1,D3.F1|60|5|HH:mm
事件
事件概述
每一个事件可以包含多条指令指令之间使用分号相隔如
指令1;指令2;指令3
指令类型包括修改因子、修改变量、切换页面等。
修改因子事件
修改因子事件的格式为
{设备名.因子名}值
其他值可以是一个固定数字也可以是一个变量如
{D1.F1}var1
值改变事件
某些控件如输入框具有值修改事件。当事件发生时使用value指代新修改的值。格式为
因子或变量value
以下举一个例子实现这样一个功能在视图中加入一个输入框和一个按钮点击按钮时把输入框的值发送给因子D1.F1。要完成这样一个功能可在输入的值改变事件中输入
var1value
然后在按钮的点击事件中输入
{D1.F1}var1
页面切换事件
页面切换事件的格式为
page页面名[,new]
如果要替换当前页面则命令为
page页面名
如果要打开新的页面则在命令后加上,new如下所示
page页面名,new
附录1 设备状态代码
设备状态代码及意义如下表所示 附录2 数据源与表达式
A2.1 变量引用
在设备配置中通过配置一个因子对硬件进行读写。在使用表达式的地方这个因子就指代了对应的硬件。使用设备名.因子名表示因子。
例如添加了一个使用Modbus协议的设备D1再添加一个因子F1读写寄存器40001地址的值。那么D1.F1就代表了寄存器40001。
在表达式中变量需要书写在大括号中
{设备名.因子名}
对于自身的引用可以使用this
{this}
A2.2 表达式类型
系统中使用的表达式有4种分别是
数值表达式计算的结果是一个数值例如{a}*2.53
逻辑表达式计算的结果是一个逻辑值例如{a}10
文字表达式只能计算大括号中的内容没有固定格式例如a的值为{a}mg/L
命令表达式中间有等号等号左边是变量右边的赋值内容例如{a}10
A2.3 因子配置表达式
在因子配置中可以输入一个表达式。这一般用在采集值与实际展示值之间存在某种函数关系的情况。例如采集值以kg为单位但存储要求以g为单位。那么此值采集后便需要使用表达式进行转换。
因子配置表达式是一个数值表达式。以上述例子为例假设因子为D1.F1实际要将此因子乘以1000。表达式可以写为
{D1.F1}*1000
由于表达式里填写的因子就是本因子所以也可以使用this替代为
{this}*1000
当表达式只是简单地乘以一个倍率或加上一个偏差值只能是乘或加可以直接简写为
*1000
或
10
附录3 MODBUS配置说明
A3.1 驱动和链路选择
Modbus协议包括三种分别是Modbus-RTU、Modbus-TCP和Modbus-ASCII需要根据实际选择合适的采集驱动。三种通信协议都可在TCP客户端或串口链路下进行通信。
A3.2 采集间隔选择
对于Modbus通信协议采集间隔和周期等待都可设置为0接收等待需要在100ms以上。如果发现接收数据时出现数据混乱的情况一般是接收等待时间不够造成的。出现这种问题可适当增加接收等待时间。如果希望知道准确一点的时间可向设备发送一条Modbus指令观察数据回复的时间。
A3.3 存储模式
Modbus协议中定义了多种数据存储的空间包括寄存器、线圈、输入寄存器和输入线圈。使用何种存储模式根据文档说明进行选择。
A3.4 通道类型
对于寄存器通道类型是多样的包括FLOAT、INT、BIT等而对于线圈通道类型只有BIT。
多字节的数据不同的设备字节的存储顺序会有差异需根据实际情况进行选择。以下是常用的字节顺序 A3.5 按位取值
存储模式选择寄存器通道类型选择BIT则可以按位取值。起始地址是寄存器的地址位地址则说明取第几位的数据。位地址从右到左也就是最右一位是第0位。
A3.6 连续地址
如果有若干个因子通道类型相同地址连续可以进行一次配置。在通道数量中填入超过1的数值即可自动创建的因子地址会根据通道类型自动调整。以下列出通道数量填入5之后的实例
