樹根互聯(lián)教育《工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)與應(yīng)用》以技術(shù)積累與行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)賦能人才培養(yǎng)項(xiàng)目三采集生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)任務(wù)三安裝采集器及配件>>賽項(xiàng)組成賦能萬(wàn)物，連接未來(lái)01020304任務(wù)說明知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施課后思考任務(wù)描述小鄭在公司完成了對(duì)采集器的配置后，唐工安排資深實(shí)施工程師張工帶著小韓到H集團(tuán)的二號(hào)工廠開始實(shí)施采集器及其配件（溫度傳感器、電流互感器等）的安裝調(diào)試工作。在本任務(wù)中，小鄭需要按照安裝布線實(shí)施規(guī)范完成以下內(nèi)容：制作信號(hào)線和電源線；根據(jù)接線示意圖，分別完成采集器的供電接線、啟停信號(hào)采集接線、作業(yè)信號(hào)采集接線、掃碼槍和掃描儀的接線等，全部接線完成后，需要對(duì)安裝好的能源采集儀表進(jìn)行上電測(cè)試，檢驗(yàn)是否正確安裝。知識(shí)導(dǎo)圖任務(wù)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解IO采集器的特點(diǎn)；了解信號(hào)轉(zhuǎn)換器件的作用和類別；了解繼電器、接近開關(guān)、傳感器的作用；熟悉IO采集器的使用場(chǎng)景；熟悉安裝布線的實(shí)施規(guī)范。技能目標(biāo)能讀懂IO采集器的安裝接線圖；能根據(jù)安裝接線圖對(duì)IO采集器進(jìn)行供電接線；能正確完成設(shè)備啟停信號(hào)、作業(yè)信號(hào)等的接線；能正確把RFID讀寫器、掃碼槍接入IO采集器。賽項(xiàng)組成賦能萬(wàn)物，連接未來(lái)01020304任務(wù)說明知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施課后思考1.信號(hào)轉(zhuǎn)換器件設(shè)備的電氣控制信號(hào)或機(jī)構(gòu)執(zhí)行信號(hào)有多種類別，主要有電壓信號(hào)、干接點(diǎn)信號(hào)、電流信號(hào)、光信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)、磁信號(hào)等。這些信號(hào)不能直接被采集器直接監(jiān)測(cè)識(shí)別，所以就需要通過一些元器件進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換或做信號(hào)的隔離處理，以變成采集器可采集的標(biāo)準(zhǔn)IO信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一處理。這些對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換或隔離處理的器件我們稱之為信號(hào)轉(zhuǎn)換器件?？梢杂米鲂盘?hào)轉(zhuǎn)換器件的電氣產(chǎn)品有各類繼電器、接近開關(guān)、行程開關(guān)、光電開關(guān)、電流互感器、光感應(yīng)開關(guān)、振動(dòng)開關(guān)等。可以根據(jù)不同的場(chǎng)景需求進(jìn)行組配，與采集器一起對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。本書介紹幾種常用的信號(hào)轉(zhuǎn)換器件，其他比較特殊的轉(zhuǎn)換附件可根據(jù)實(shí)際的物聯(lián)采集需求進(jìn)行選配。1.信號(hào)轉(zhuǎn)換器件中間繼電器是最為常用的進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換和隔離的轉(zhuǎn)換器件。可精準(zhǔn)有效的將設(shè)備控制中的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成干接點(diǎn)信號(hào)，又不會(huì)干擾原有電氣控制回路的正常運(yùn)行。如圖3-3-1所示是繼電器實(shí)物圖。中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器，當(dāng)中間繼電器電路中通電，在內(nèi)部產(chǎn)生的電磁力會(huì)讓動(dòng)鐵芯進(jìn)行貼合，從而引導(dǎo)動(dòng)觸點(diǎn)啟動(dòng)，讓繼電器的常閉觸點(diǎn)能夠分開，而常開觸點(diǎn)能夠給閉合。當(dāng)中間繼電器電路斷電之后，內(nèi)部彈簧就會(huì)發(fā)揮效果，讓動(dòng)觸點(diǎn)進(jìn)行復(fù)位。（1）繼電器1.信號(hào)轉(zhuǎn)換器件接近開關(guān)又稱無(wú)觸點(diǎn)接近開關(guān)，是理想的電子開關(guān)量傳感器。當(dāng)被檢測(cè)體接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域，開關(guān)就能無(wú)接觸，無(wú)壓力、無(wú)火花、迅速發(fā)出電氣指令，準(zhǔn)確反應(yīng)出運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和行程。IO采集方案主要利用接近開關(guān)的功能特性，用于檢測(cè)手動(dòng)或半自動(dòng)設(shè)備的純機(jī)械控制的機(jī)構(gòu)所執(zhí)行的生產(chǎn)動(dòng)作；如手動(dòng)沖床的沖壓執(zhí)行動(dòng)作采集，生產(chǎn)線上產(chǎn)品的采集等，將機(jī)構(gòu)動(dòng)作的信號(hào)轉(zhuǎn)換成干接點(diǎn)信號(hào)或帶壓電信號(hào)給到采集器，進(jìn)而對(duì)設(shè)備進(jìn)行作業(yè)狀態(tài)判斷及生產(chǎn)計(jì)數(shù)。常見的接近開關(guān)有以下幾種：無(wú)源接近開關(guān)、電感式接近開關(guān)（金屬物體檢測(cè)）、電容式接近開關(guān)（不限于導(dǎo)體）、光電式接近開關(guān)（遮擋檢測(cè)）等；以下主要介紹無(wú)源接近開關(guān)。（2）接近開關(guān)1.信號(hào)轉(zhuǎn)換器件無(wú)源接近開關(guān)，這種開關(guān)不需要電源，通過磁力感應(yīng)控制開關(guān)的閉合狀態(tài)。當(dāng)磁或者鐵質(zhì)觸發(fā)器靠近開關(guān)磁場(chǎng)時(shí)，和開關(guān)內(nèi)部磁力作用控制閉合。特點(diǎn)：不需要電源，非接觸式，免維護(hù)，環(huán)保。常用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)、往復(fù)動(dòng)作檢測(cè)等。開關(guān)的信號(hào)線剛好是無(wú)源的干接點(diǎn)信號(hào)線，可直接提供給我們的采集模塊使用，如圖3-3-2所示是IO采集方案中比較常用的干簧管式的無(wú)源接近開關(guān)。（2）接近開關(guān)1.信號(hào)轉(zhuǎn)換器件傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律（數(shù)學(xué)函數(shù)法則）轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。本書介紹溫濕度傳感器和電流互感器。（3）傳感器①溫度傳感器人類社會(huì)中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國(guó)防、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等領(lǐng)域都與溫度有著密不可分的關(guān)系。溫度傳感器是實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)與控制的重要器件，在各類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快的傳感器之一。1.信號(hào)轉(zhuǎn)換器件（3）傳感器①溫度傳感器溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成與溫度呈線性關(guān)系的可用輸出信號(hào)的傳感器，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、車間、庫(kù)房等測(cè)量場(chǎng)景。如圖3-3-3所示是pt100溫度傳感器探頭（敏感元件）和溫度變送器（轉(zhuǎn)換元件）。在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化流程中，溫度測(cè)量點(diǎn)要占全部測(cè)量點(diǎn)的一半左右。例如，在鋼鐵冶煉過程中，準(zhǔn)確地控制冶煉溫度可以明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，還能節(jié)能降耗；在石油煉化廠，準(zhǔn)確地控制裂解溫度，可以得到不同品質(zhì)的柴油系列產(chǎn)品。1.信號(hào)轉(zhuǎn)換器件（3）傳感器②電流互感器電流互感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來(lái)測(cè)量的儀器，其實(shí)物圖如圖3-3-4所示。在計(jì)量、測(cè)量、繼電保護(hù)等二次回路中廣泛運(yùn)用，在大電流或者高電壓的場(chǎng)合我們無(wú)法直接用電流表來(lái)測(cè)量回路的電流大小，只能通過電流互感器的二次側(cè)去測(cè)量，這樣才會(huì)安全。2.RFID讀寫器RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識(shí)別技術(shù)，RFID讀寫器，是一種通過發(fā)送和接收無(wú)線電波以便與RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信的設(shè)備，可以自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行物品追蹤和數(shù)據(jù)交換，如圖3-3-5所示。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。長(zhǎng)距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識(shí)別距離可達(dá)幾十米，如自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車輛身份等。短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可在這樣的環(huán)境中替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體。特別是工業(yè)4.0的概念提出后，RFID在制造業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)代替條碼掃描，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)；物料拉動(dòng)環(huán)節(jié)配合AGV小車運(yùn)輸；倉(cāng)庫(kù)環(huán)節(jié)管理貨物進(jìn)出、盤點(diǎn)等。賽項(xiàng)組成賦能萬(wàn)物，連接未來(lái)01020304任務(wù)說明知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施課后思考1.IO采集器安裝接線示意圖如圖3-3-6所示，是本任務(wù)使用的采集器根云小智的接線示意圖。2.IO采集器供電接線為了減少安裝工作量及降低實(shí)施成本，通常情況下，盡可能采用設(shè)備的內(nèi)部開關(guān)電源給采集模塊供電。一般設(shè)備配電柜中的開關(guān)電源都是DC24V的，但也有一部分是DC12V、DC36V或DC48V的，所以一定要確認(rèn)清楚后再接線，可以參照“任務(wù)1.3→2.測(cè)量供電電壓”的操作步驟確認(rèn)供電電壓。建議采用開關(guān)電源的空余端子進(jìn)行引線。若端子已全部被占用，也可以考慮與其他端子并線。但要注意并線時(shí)不要破壞其他端子及線纜，端子導(dǎo)電部分連接要確保接觸充分穩(wěn)固，避免打火及接觸不良情況出現(xiàn)。其接線示意圖如圖3-3-7所示。3.啟停及作業(yè)信號(hào)采集接線本項(xiàng)目場(chǎng)景中，在帶壓控制信號(hào)輸出端選取合適的中間繼電器加裝。供電線路給繼電器線圈供電，采集器獲取繼電器常開觸點(diǎn)信號(hào)。接線示意圖如圖3-3-8所示。4.人員及產(chǎn)品信息采集接線本項(xiàng)目主采集的人員信息和產(chǎn)品信息，主要是根云小智通過掃碼槍和讀卡器獲取，其接線示意圖如圖3-3-9所示。5.設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)采集接線本項(xiàng)目主要采集的設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)是關(guān)鍵部件的溫度和電流，其接線示意圖如圖3-3-10所示。6.設(shè)備上電及數(shù)據(jù)驗(yàn)證當(dāng)所有的安裝接線完成并確保無(wú)誤之后，打開工作站設(shè)備電源，讓設(shè)備和采集器處于正常運(yùn)行狀態(tài)；之后登錄根云平臺(tái)，打開“任務(wù)3.2設(shè)備建模及配置采集器”創(chuàng)建的“工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備（IO采集）”物實(shí)例，檢查物實(shí)例是否在線，屬性是否能正確顯示數(shù)據(jù)等，如圖3-3-11所示。7.安裝實(shí)施規(guī)范（1）在設(shè)備配電柜內(nèi)部安裝，所有線纜需要按照原配電柜中的布線規(guī)范走線槽。有些地方為了線束更加歸整，需要用扎帶扎緊線束。（2）若采集器及轉(zhuǎn)換器件需要安裝在設(shè)備配電柜外部，需要配備專用PC配電箱，外部引線需要加裝電纜保護(hù)套管，不可將線纜直接裸露在外。（3）鋪設(shè)前應(yīng)檢查電纜型號(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度等是否符合設(shè)計(jì)要求。（4）電纜鋪設(shè)前應(yīng)檢查電纜外觀是否良好，電纜保護(hù)層不得有破損。（5）強(qiáng)弱電分開。通訊線纜不同于電力電纜，當(dāng)電力電纜產(chǎn)生電磁波會(huì)影響通信線纜的通訊性能，導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂等現(xiàn)象。從而不能正常的通訊。（6）電纜鋪設(shè)不得強(qiáng)拉硬拽，以免損傷電纜。不能有過度的線纜彎曲半徑。（7）特殊區(qū)域、區(qū)段的電纜敷設(shè)，應(yīng)根據(jù)施工規(guī)范采取相應(yīng)的保護(hù)措施7.安裝實(shí)施規(guī)范（8）接線端子應(yīng)符合GB14048.7和GB14048.8的相關(guān)要求，相關(guān)要求包括：——端子應(yīng)能夠與導(dǎo)線可靠導(dǎo)通，并緊固連接、不易松動(dòng)，確保與導(dǎo)線間能夠長(zhǎng)期保持必須的接觸壓力?！俗訉?dǎo)電性能良好，耐機(jī)械應(yīng)力（壓力、扭力等）疲勞、耐磨損、耐銹蝕。——端子與端子排的設(shè)計(jì)安全可靠、方便操作，能夠較好地防止線頭間相互觸碰以及接線時(shí)由于零件（如墊圈、螺母等）跌落而造成事故。——端子應(yīng)有清晰、明顯的標(biāo)識(shí)；端子外應(yīng)設(shè)安全蓋板及明顯標(biāo)識(shí)，防止誤操作及觸電。——端子接線部件（如螺栓、墊片、銅