工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用安徽省十四五職業(yè)教育規(guī)劃教材項目1

認(rèn)識工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)1.1

初識工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)1.1.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定義1.1.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的起源1.1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀1.1.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的變革1.1.5工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的前景與挑戰(zhàn)1.1.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的起源早在2012年，美國通用電氣（GeneralElectricCompany，GE）公司期望自己能夠轉(zhuǎn)型為軟件行業(yè)的巨頭，基于自身的“軟件夢”提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念。2014年3月，以GE、AT&T、IBM、Intel、思科為主要代表發(fā)起了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IndustrialInternetConsortium，IIC），由GE主導(dǎo)。然而在此之前，AT&T、IBM、Intel、思科與部分IT公司均已提出自己的物聯(lián)網(wǎng)概念，如：AT&T倡導(dǎo)“M2M”，IBM推出“智慧地球”，思科打造了“IoE（InternetofEverything）”等。由于各家公司對物聯(lián)網(wǎng)的理解不同，但有著相同的愿景，其發(fā)展方向更是希望實現(xiàn)各產(chǎn)業(yè)整體的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，不僅是像工業(yè)4.0那樣實現(xiàn)制造業(yè)的信息化和智能化。1.1.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的起源“M2M”的概念最初是由通信行業(yè)提出。主要是指：不具備信息化能力的機(jī)械設(shè)備通過移動通信網(wǎng)絡(luò)（無線網(wǎng)絡(luò)）與其他設(shè)備或信息系統(tǒng)（IT系統(tǒng)）進(jìn)行通信。M2MIoTIoT即InternetofThings，字面翻譯為：物體組成的因特網(wǎng)，準(zhǔn)確的翻譯應(yīng)該為“物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）”。物聯(lián)網(wǎng)又稱傳感網(wǎng)，其實就是互聯(lián)網(wǎng)從人向物的拓展。CPS的概念最先由美國國家科學(xué)基金會的HelenGill于2006年提出。然而，CPS更側(cè)重于研究工業(yè)、制造業(yè)中嵌入式、自動化的信息系統(tǒng)，一度被理解為“嵌入式物聯(lián)網(wǎng)”。CPS1.1.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通常指：通過互聯(lián)網(wǎng)將全球工業(yè)系統(tǒng)中的智能物體、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與人相連接的系統(tǒng)，通過工業(yè)系統(tǒng)中智能物體的全面互聯(lián)獲取數(shù)據(jù)，通過對工業(yè)數(shù)據(jù)的分析賦予機(jī)器智能，改善智能物體的設(shè)計、制造與使用，提高工業(yè)生產(chǎn)力。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)包括5個部分：①全面互聯(lián)的工業(yè)系統(tǒng)中大量的智能物體；

②互聯(lián)網(wǎng)；

③具有知識的工作人員；

④工業(yè)數(shù)據(jù)的分析工具；

⑤工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。智能物體是指具有通信能力、可以連接到互聯(lián)網(wǎng)的物理世界中的物體和動物，包括網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、計算機(jī)、智能手機(jī)等。智能物體通常具有的特征為：①通信能力，可以連接到互聯(lián)網(wǎng)；②可獲取關(guān)于自身、其他物體或環(huán)境的感知數(shù)據(jù)并能將其傳送到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺；③唯一標(biāo)識。

1.1.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀1.1.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的變革工業(yè)數(shù)據(jù)的變革工業(yè)分析能力的改變云計算+邊緣計算”成為工業(yè)分析能力的主要方式，云計算主要針對非實時、長周期數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析；邊緣計算主要是支撐周期性維護(hù)以及業(yè)務(wù)決策，聚焦實時、短周期數(shù)據(jù)分析，支撐本地業(yè)務(wù)的實時智能化處理與執(zhí)行。產(chǎn)品供應(yīng)鏈的變革工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)可實現(xiàn)產(chǎn)品實時數(shù)據(jù)的采集與管理，基于實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)供需雙方精準(zhǔn)的匹配，實現(xiàn)更有效的供應(yīng)鏈動態(tài)管控。工業(yè)價值的變化產(chǎn)品生命周期管理的變化在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下產(chǎn)生的工業(yè)數(shù)據(jù)使得數(shù)字孿生技術(shù)成為發(fā)展的重點。未來產(chǎn)品從研發(fā)、生產(chǎn)到使用將從傳統(tǒng)產(chǎn)品生命周期管理轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字孿生應(yīng)用場景，提升全生命周期管理能力。融合各種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，將工業(yè)設(shè)計、工藝、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等涉及企業(yè)從創(chuàng)立到結(jié)束的全生命周期串聯(lián)起來，使得整個工業(yè)系統(tǒng)擁有描述、診斷、預(yù)測等智能化功能。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)立足工業(yè)數(shù)據(jù)，將工業(yè)設(shè)備廠商的營利點從“以產(chǎn)品售賣、維修保養(yǎng)為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙蕴峁┗跀?shù)據(jù)的多維度生產(chǎn)性服務(wù)為主”的模式。1.1.5工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的前景與挑戰(zhàn)①提高能源的使用效率，包括油、電等；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的前景與挑戰(zhàn)②提高工業(yè)系統(tǒng)與設(shè)備的維修和維護(hù)效率；③優(yōu)化并簡化運營，提高運營效率；④利用數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的機(jī)器智能，改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計，改進(jìn)生產(chǎn)的過程，提高生產(chǎn)效率；1.2

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解密1.2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)1.2.1工業(yè)4.0與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)1.2.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.1.4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的變革1.1.5工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的前景與挑戰(zhàn)1.2.1工業(yè)4.0與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)4.0的核心內(nèi)容德國作為歐洲老牌工業(yè)強(qiáng)國，自古以來都以發(fā)達(dá)的工業(yè)科技和完備的工業(yè)體系著稱。是德國人曾率先在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出工業(yè)4.0概念。主要目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)。工業(yè)革命必將進(jìn)行又一次全新的變革，那便是下一個工業(yè)革命時期——工業(yè)4.0。1234建設(shè)信息物理系統(tǒng)研究的兩大主題（智能工廠、智能生產(chǎn)）實現(xiàn)三大集成促進(jìn)三個轉(zhuǎn)變1.2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)體系架構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的4個部分：1)邊緣層：通過協(xié)議轉(zhuǎn)化和邊緣計算形成有效的數(shù)據(jù)采集體系，從而將物理空間的隱形數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)空間顯性化。2)IaaS層：將基礎(chǔ)的計算網(wǎng)絡(luò)存儲資源虛擬化，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施資源池化。3)工業(yè)PaaS層：工業(yè)操作系統(tǒng)，向下對接海量工業(yè)裝備、儀器、產(chǎn)品，向上支撐工業(yè)智能化應(yīng)用的快速開發(fā)和部署。4)工業(yè)SaaS層：通常以行業(yè)用戶和第三方開發(fā)者為主，第三方開發(fā)者主要是基于PaaS層做工業(yè)APP的開發(fā)工作，通過調(diào)用和封裝工業(yè)PaaS平臺上的開放工具，形成面向行業(yè)和場景的應(yīng)用。VMwareWorkstation虛擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.2.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)IaaS技術(shù)數(shù)據(jù)集成與邊緣處理技術(shù)平臺使能技術(shù)設(shè)備接入?yún)f(xié)議轉(zhuǎn)換邊緣數(shù)據(jù)處理該技術(shù)主要是基于虛擬化、分布式存儲、并行計算、負(fù)載調(diào)度等技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等計算機(jī)資源的池化管理，資源調(diào)度多租戶管理應(yīng)用開發(fā)和微服務(wù)技術(shù)數(shù)據(jù)管理技術(shù)工業(yè)數(shù)據(jù)建模與分析技術(shù)數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)存儲與管理數(shù)據(jù)處理框架多語言與工具支持圖形化編程微服務(wù)架構(gòu)機(jī)理建模數(shù)據(jù)分析算法安全技術(shù)數(shù)據(jù)接入安全平臺安全訪問安全1.3

項目實施1.3.2CentOS7安裝1.3.1VMwareWorkstation安裝1.3.1VMwareWorkstation安裝

下載VMware-workstation-full-16.1.2-17966106.exe軟件安裝包，雙擊安裝包，進(jìn)入VMwareWorkstation安裝主界面，單擊“下一步”按鈕，進(jìn)入“最終用戶許可協(xié)議”界面。本書選用VMwareWorkstation16Pro軟件進(jìn)行講解。VMwareWorkstation是一款功能強(qiáng)大的桌面虛擬化軟件，可以在單一桌面上同時運行不同操作，并完成開發(fā)、調(diào)試、部署等工作。VMwareWorkstation的安裝步驟如下。1.3.1VMwareWorkstation安裝

在“最終用戶許可協(xié)議”界面中，勾選“我接受許可協(xié)議中的條款”復(fù)選框，單擊“下一步”按鈕，進(jìn)入“自定義安裝”界面。在“自定義安裝”界面中，勾選其中的默認(rèn)復(fù)選框，單擊“下一步”按鈕，進(jìn)入“用戶體驗設(shè)置”界面。單擊“下一步”按鈕，進(jìn)入“快捷方式”界面。1.3.1VMwareWorkstation安裝

在“快捷方式”界面中，保留默認(rèn)設(shè)置，單擊“下一步”按鈕，進(jìn)入“已準(zhǔn)備好安裝VMwareWorkstationPro”界面。單擊“安裝”按鈕，進(jìn)入“正在安裝VMwareWorkstationPro”界面。等待進(jìn)入“VMwareWorkstationPro安裝向?qū)б淹瓿伞苯缑?，單擊“完成”按鈕，完成安裝。至此，VMwareWorkstation的安裝完成。1.3.2CentOS7安裝從CentOS官網(wǎng)下載Linux發(fā)行版的CentOS安裝包，本書使用的安裝包為CentOS-7-x86_64-DVD-1810.iso”，當(dāng)前最新版本為7.9.2009。雙擊桌面上的“VMwareWorkstationPro”圖標(biāo)，啟動該軟件。在虛擬機(jī)中安裝CentOS7，其操作安裝過程如下。軟件啟動后會彈出“VMwareWorkstation”窗口。1.3.2CentOS7安裝單擊“創(chuàng)建新的虛擬機(jī)”按鈕，彈出“新建虛擬機(jī)向?qū)А睂υ捒颍J(rèn)選中“典型(推薦)”單選按鈕，單擊“下一步”按鈕。進(jìn)入“安裝客戶機(jī)操作系統(tǒng)”界面，本次選中“稍后安裝操作系統(tǒng)”單選按鈕，單擊“下一步”按鈕。也可以選中“安裝程序光盤”單選按鈕，或選中“安裝程序光盤映像文件(iso)”單選按鈕并瀏覽、選中相應(yīng)的ISO文件1.3.2CentOS7安裝單擊“創(chuàng)建新的虛擬機(jī)”按鈕，彈出“新建虛擬機(jī)向?qū)А睂υ捒?，默認(rèn)選中“典型(推薦)”單選按鈕，單擊“下一步”按鈕。進(jìn)入“安裝客戶機(jī)操作系統(tǒng)”界面，本次選中“稍后安裝操作系統(tǒng)”單選按鈕，單擊“下一步”按鈕。也可以選中“安裝程序光盤”單選按鈕，或選中“安裝程序光盤映像文件(iso)”單選按鈕并瀏覽、選中相應(yīng)的ISO文件1.3.2CentOS7安裝進(jìn)入“選擇客戶機(jī)操作系統(tǒng)”界面，選擇客戶機(jī)操作系統(tǒng)和版本，創(chuàng)建的虛擬機(jī)將包含一個空白磁盤，單擊“下一步”按鈕。進(jìn)入“命名虛擬機(jī)”界面，指定虛擬機(jī)名稱并選擇系統(tǒng)文件安裝位置，單擊“下一步”按鈕。1.3.2CentOS7安裝進(jìn)入“指定磁盤容量”界面，設(shè)置磁盤大小并單擊“下一步”按鈕。進(jìn)入“已準(zhǔn)備好創(chuàng)建虛擬機(jī)”界面，單擊“自定義硬件”按鈕。1.3.2CentOS7安裝進(jìn)行虛擬機(jī)硬件相關(guān)信息配置，單擊“確定”按鈕，虛擬機(jī)初步配置完成。進(jìn)行虛擬機(jī)設(shè)置，選擇“CD/DVD(IDE)”選項，選中“使用ISO映像文件”，單擊“瀏覽”按鈕，選擇CentOS-7-x86_64-DVD-1810.iso文件，單擊“確定”按鈕。安裝CentOS1.3.2CentOS7安裝進(jìn)入“指定磁盤容量”界面，設(shè)置磁盤大小并單擊“下一步”按鈕。進(jìn)入“已準(zhǔn)備好創(chuàng)建虛擬機(jī)”界面，單擊“自定義硬件”按鈕。1.3.2CentOS7安裝進(jìn)行虛擬機(jī)硬件相關(guān)信息配置，單擊“關(guān)閉”按鈕，虛擬機(jī)初步配置完成。進(jìn)行虛擬機(jī)設(shè)置，選擇“CD/DVD(IDE)”選項，選中“使用ISO映像文件”單選按鈕，單擊“瀏覽”按鈕，選擇CentOS-7-x86_64-DVD-1810.iso文件，單擊“確定”按鈕。安裝CentOS1.3.2CentOS7安裝設(shè)置語言，選擇“中文”→“簡體中文（中國）”選項，如圖所示，單擊“繼續(xù)”按鈕。進(jìn)行安裝信息摘要的配置，如圖所示，可以進(jìn)行“安裝位置”配置，自定義分區(qū)，也可以進(jìn)行“網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)名”配置，單擊“保存”按鈕，返回安裝信息摘要的配置界面。安裝CentOS1.3.2CentOS7安裝進(jìn)行軟件選擇的配置，可以安裝桌面化CentOS，可以選擇安裝“GNOME桌面”，并選擇相關(guān)環(huán)境的附加選項，如圖所示。單擊“完成”按鈕，返回CentOS7安裝界面，繼續(xù)進(jìn)行安裝，配置用戶設(shè)置。1.3.2CentOS7安裝安裝CentOS7的時間較長，請耐心等待?？梢赃x擇“ROOT密碼”選項，設(shè)置ROOT密碼，設(shè)置完成后單擊“完成”按鈕，返回CentOS7安裝界面，單擊“重啟”按鈕。系統(tǒng)重啟后，進(jìn)入CentOS，可以進(jìn)行系統(tǒng)初始設(shè)置。單擊“退出”按鈕，進(jìn)入CentOS7LinuxEULA許可協(xié)議界面，勾選“我同意許可協(xié)議”復(fù)選框，單擊“完成”按鈕。CentOS7安裝完成。1.3.2CentOS7安裝進(jìn)入系統(tǒng)初始設(shè)置界面，單擊“完成配置”按鈕，進(jìn)入“輸入”界面，選擇語言為漢語。單擊“前進(jìn)”按鈕，進(jìn)入“時區(qū)”界面，選擇“上海，上海，中國”選項，單擊“前進(jìn)”按鈕。進(jìn)入“在線賬號”界面，單擊“跳過”按鈕，進(jìn)入“準(zhǔn)備好了”界面。THANKS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用安徽省十四五職業(yè)教育規(guī)劃教材項目4

傳感器的部署與應(yīng)用4.1

初識傳感器4.1.2傳感器的基本特性4.1.1傳感器技術(shù)簡介4.1.3傳感器在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用4.1.4傳感器技術(shù)的發(fā)展4.1.1傳感器技術(shù)簡介工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過使用傳感器網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器到機(jī)器（M2M）通信實現(xiàn)工業(yè)環(huán)境的自動化，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的普及使傳感器無處不在。在當(dāng)今的高科技工廠中，傳感器對加工系統(tǒng)的精度和可靠性起著關(guān)鍵作用。因此，要求傳感器必須堅固耐用，能夠在工業(yè)復(fù)雜的環(huán)境中工作，而且必須小巧簡易，這些要素對傳感器提出了更高的要求。與此同時，傳感器的部署與管理較之其他領(lǐng)域的使用也有自己的特色和不同。

4.1.1傳感器技術(shù)簡介1．傳感器的定義及組成4.1.1傳感器技術(shù)簡介按被測物理量劃分的傳感器，常見的有：溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等。按傳感器的工作原理劃分的傳感器，常見的有：電學(xué)式傳感器、磁學(xué)式傳感器、光電式傳感器、電勢型傳感器、電荷傳感器、半導(dǎo)體傳感器、電化學(xué)式傳感器等。2．傳感器的分類4.1.2傳感器的基本特性在檢測控制系統(tǒng)中，需要對各種參數(shù)進(jìn)行檢測和控制。然而要達(dá)到比較優(yōu)良的控制性能，則必須要求傳感器能夠感測被測量的變化，并且不失真地將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電量，這種性能主要取決于傳感器的基本特性。傳感器的基本特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。靜態(tài)特性：是指傳感器在靜態(tài)工作狀態(tài)下的輸入輸出特性，即是指傳感器的輸入量恒定或緩慢變化且輸出量也達(dá)到相對穩(wěn)定時的工作狀態(tài)。動態(tài)特性：是指傳感器在動態(tài)工作狀態(tài)下的輸入輸出特性，即傳感器對隨時間變化的輸入信號的響應(yīng)特性。4.1.2傳感器的基本特性靈敏度靈敏度（靜態(tài)靈敏度）是指傳感器或檢測儀表在穩(wěn)態(tài)下輸出量的變化量

y與輸入量的變化量x之比，用K表示，有1．傳感器的靜態(tài)特性圖4-2線性系統(tǒng)靈敏度圖4-3非線性系統(tǒng)靈敏度4.1.2傳感器的基本特性分辨率分辨率是指引起輸出量產(chǎn)生可觀測的微小變化所需的最小輸入量的變化量。當(dāng)被測信號小于分辨率時，傳感器對輸入量的變化無任何反應(yīng)。1．傳感器的靜態(tài)特性4.1.2傳感器的基本特性線性度線性度是用來評價傳感器的實際輸入輸出特性對理論擬合的線性輸入輸出特性的接近程度的一個性能指標(biāo)，即傳感器特性的非線性程度的參數(shù)，如圖4-4所示。線性度即為傳感器的實測輸入輸出特性曲線與理論擬合直線（理想輸入輸出特性曲線）的最大偏差與傳感器滿量程輸出之比。線性度又稱為“非線性誤差”或“非線性度”。1．傳感器的靜態(tài)特性圖4-4輸入輸出特性圖4.1.2傳感器的基本特性遲滯遲滯是指在相同工作條件下，傳感器正行程特性和反行程特性的不一致性程度，如圖4-5所示。即對應(yīng)同一大小的輸入量，因采用的行程方向不同，傳感器的輸出量值不相等，這就是遲滯現(xiàn)象。產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象的原因主要是傳感器機(jī)械部分存在不可避免的缺陷。1．傳感器的靜態(tài)特性圖4-5遲滯特性4.1.2傳感器的基本特性重復(fù)性重復(fù)性是指傳感器的被測輸入信號在同一方向（增加或減少）變化時，在全量程內(nèi)連續(xù)進(jìn)行重復(fù)測量所得到的輸入-輸出特性曲線不一致的程度，如圖4-6所示。多次重復(fù)測試的輸入-輸出特性曲線越重合，說明該傳感器重復(fù)性越好，使用誤差越小。1．傳感器的靜態(tài)特性圖4-6重復(fù)性4.1.2傳感器的基本特性時域單位階躍響應(yīng)

當(dāng)輸入信號為階躍函數(shù)時，因為它是時間的函數(shù)，故傳感器的響應(yīng)是在時域里發(fā)生的，因此稱它為時域單位階躍響應(yīng)，如圖4-7所示。2．傳感器的動態(tài)特性圖4-7時域響應(yīng)性能指標(biāo)4.1.2傳感器的基本特性頻域頻率特性當(dāng)輸入信號是正弦函數(shù)時，因為它是頻率的函數(shù)，故傳感器的響應(yīng)是在頻域內(nèi)發(fā)生的，因此稱它為頻率響應(yīng)，如圖4-8所示。2．傳感器的動態(tài)特性圖4-8頻域響應(yīng)性能指標(biāo)4.1.2傳感器的基本特性3．傳感器在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用4.1.2傳感器的基本特性3．傳感器在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用4.1.2傳感器的基本特性向高精度發(fā)展向微型化發(fā)展向微功耗和無源化發(fā)展向智能化發(fā)展向高可靠性發(fā)展發(fā)展生物傳感器4．傳感器技術(shù)的發(fā)展4.1.2傳感器的基本特性需求分析：用于二足機(jī)器人的腳底，主要研究行走或受外力干擾時，通過動態(tài)平衡控制使行走更趨于穩(wěn)定，并增強(qiáng)站立時的穩(wěn)定性。二足機(jī)器人站立高為320mm，寬為230mm，重量約為1.5kg，如何選型？拓展提升4.2

常見傳感器介紹4.2.1光電式傳感器4.2.2電容式傳感器4.2.3磁性傳感器4.2.4光纖傳感器4.2.1光電式傳感器1．模擬式光電傳感器這種傳感器中光電元件接受的光通量隨被測量變化而連續(xù)變化，因此輸出的光電流也是連續(xù)變化的，并與被測量呈確定的函數(shù)關(guān)系，這類傳感器通常有以下四種形式，如圖4-9所示。圖4-9模擬式光電傳感器的常見形式a)被測量是光源b)被測量吸收光通量c)被測量是有反射能力的表面d)被測量遮蔽光通量1—被測物2—光電元件3—恒光源4.2.1光電式傳感器1．脈沖式光電傳感器在脈沖式光電傳感器中，光電元件接受的光信號是斷續(xù)變化的，因此光電元件處于開關(guān)工作狀態(tài)，它輸出的光電流通常只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的脈沖形式的信號，如圖4-10所示，多用于光電計數(shù)、光電式轉(zhuǎn)速測量、模擬開關(guān)和位置開關(guān)等場合。圖4-10脈沖式光電傳感器的工作原理4.2.2電容式傳感器以電容器作為敏感元件，將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的傳感器稱為電容式傳感器。由絕緣介質(zhì)分開的兩個平行金屬板組成的平板電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為：δεdAA——極板相對覆蓋面；d——極板間距離；εr——相對介電常數(shù)；ε0——真空介電常數(shù)；ε0＝8.854×10-12(F/m)ε——電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。ε=ε0εr

4.2.3磁性傳感器壓磁式傳感器：具有輸出功率大、抗干擾能力強(qiáng)，精度高，線性好、壽命長，維護(hù)方便，運行條件要求低（能在有灰塵、水和腐蝕性氣體的環(huán)境中長期運行）等優(yōu)點。很適合在重工業(yè)、化學(xué)工業(yè)部門運用，且已成功地運用在冶金、礦山、造紙、印刷、運輸?shù)雀鱾€工業(yè)部門，特別是在各種自動化系統(tǒng)中用來測量軋鋼機(jī)的軋制力、鋼帶的張力，吊車提物的自動稱重，配料斗的稱重，金屬切削過程的切削力以及電梯安全保護(hù)等各方面。磁電式傳感器：多用于測量速度、加速度、位移、振動、扭矩等參數(shù)。將被測的參數(shù)變換為感應(yīng)電動勢的變換器稱為磁電式傳感器或感應(yīng)傳感器。磁性傳感器在工業(yè)應(yīng)用中適用于氣動、液動、氣缸和活塞泵的位置測定，即作為限位開關(guān)使用，當(dāng)磁性目標(biāo)接近時，舌簧閉合經(jīng)放大輸出開關(guān)信號，其檢測的距離隨檢測體磁場的強(qiáng)弱變化而變化。4.2.4光纖傳感器光纖傳感器是將被測信號的狀態(tài)以光學(xué)的形式輸出。光纖傳感器可應(yīng)用于傳統(tǒng)傳感器所不適用的遠(yuǎn)距離測量。其具有靈敏度高、電絕緣性能好、抗電磁干擾、耐腐蝕、耐高溫、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于位移、速度、加速度、液位、應(yīng)變、壓力、流量、振動、溫度、電流、電壓、磁場等物理量的測量。圖4-11光纖傳感器外形4.2.4光纖傳感器圖4-12光纖傳感器基本結(jié)構(gòu)光纖傳感器一般分為兩大類：傳光型：即非功能型光纖傳感器，多數(shù)使用多模光纖，用來傳輸更多的光量。傳感型：即功能型光纖傳感器，利用被測對象調(diào)制或改變光纖的特性，所以只能用單模光纖。4.2.4光纖傳感器拓展提升1.光纖傳感器的連接方式（1）三線制傳感器的連線方式

圖4-14是三線制傳感器的連線示意圖，棕色線連接電源24V，藍(lán)色線接地，黑色線連接PLC輸入點。

圖4-14三線制傳感器的連線方式4.2.4光纖傳感器（2）二線制傳感器的接線方式

圖4-15是二線制傳感器的連線示意圖，棕色線連接PLC輸入點，藍(lán)色線接地。

圖4-15二線制傳感器的連線方式4.2.4光纖傳感器2.光纖傳感器的調(diào)節(jié)方式一套對射光纖傳感器由一對對射光纖頭和一個光纖放大器組成。光纖傳感器以光纖頭型號為T610-TZ90°，對應(yīng)放大器型號為BF4R為例。（1）光纖頭安裝

圖4-16中1、2所示為一套90°對射光纖頭的安裝。

圖4-16光纖頭安裝4.2.4光纖傳感器（2）放大器安裝

放大器安裝如圖4-17所示，步驟如下：放大器單元頭部扣住DIN軌道。按住放大器的背面向DIN導(dǎo)軌方向壓。拆卸時將放大器從尾部向③的方向推。放大器沿④的方向抬起。圖4-17放大器安裝4.2.4光纖傳感器（3）光纖頭與放大器連接

光纖頭與放大器連接如圖4-18所示。將放大器的保護(hù)蓋拔開，沿①方向松開光纖鎖扣(解鎖)。將光纖線沿②方向插入放大器,使放大器和光纖線緊密結(jié)合(插入深度為10mm)。沿③方向扣緊光纖鎖扣(鎖定)。圖4-18光纖頭與放大器連接4.2.4光纖傳感器（4）放大器供電

光纖放大器共有4根線，分別為棕色、黑色、白色和藍(lán)色。其中棕色連接電源正極（DC12~24V），藍(lán)色連接負(fù)極，黑色連接PLC的輸入端，白色不需要連接。圖4-19放大器供電接線4.2.4光纖傳感器（5）靈敏度調(diào)節(jié)

放大器的面板說明，如圖4-20所示。圖4-20放大器面板①為放大器上電。②選擇模式開關(guān)設(shè)置，把模式選擇開關(guān)打到SET。③確保一對對射光纖頭之間無檢測目標(biāo)或阻擋，按下“ON”鍵。④檢查ON狀態(tài)穩(wěn)定工作STAB指示燈(綠色)閃爍。⑤當(dāng)對射光纖頭之間有檢測目標(biāo)時，按下“OFF”鍵。溫馨提示：將選擇開關(guān)置于[LOCK]鎖定模式，防止有意或無意觸動設(shè)定按鈕，造成已設(shè)定的靈敏度發(fā)生改變。4.3項目訓(xùn)練4.3.1傳感器種類介紹4.3.2傳感器部署4.3.3傳感器的安裝4.3.1傳感器種類介紹為了實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化運行和智能化管理，工業(yè)生產(chǎn)流程的各環(huán)節(jié)中設(shè)備之間的協(xié)作運行，以及貨物的精細(xì)化管理都需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)協(xié)助完成。貨物在分揀后電機(jī)是否繼續(xù)運行、包裝盒是否送至碼垛平臺、產(chǎn)品是否被安放到倉庫等操作必須精準(zhǔn)把握。那么如何快速采集這么多貨物的信息呢？通過人力來是肯定不行的，這時候就需要一套基于傳感器的智能檢測系統(tǒng)。圖4-21是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)教學(xué)平臺，該平臺可用于對開心果進(jìn)行分揀、稱重、包裝及碼垛。項目實施圖4-21工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實訓(xùn)平臺4.3.1傳感器種類介紹表4-1傳感器種類介紹4.3.2傳感器部署（1）送料工位傳感器部署

具體如圖4-22~圖4-24所示。圖4-22送料工位落料光纖安裝圖圖4-23送料工位分揀氣缸磁性開關(guān)安裝圖4.3.2傳感器部署（1）送料工位傳感器部署

具體如圖4-22~圖4-24所示。圖4-24送料工位輸送線光纖安裝圖表4-2送料工位傳感器說明序號名稱類型型號定義11號位落料檢測光纖90°對射光纖頭T610-TZ90°落料檢測22號位落料檢測光纖90°對射光纖頭T610-TZ90°落料檢測31號送料氣缸伸出位磁性傳感器CSM-H送料氣缸伸出位檢測42號送料氣缸伸出位磁性傳感器CSM-H送料氣缸伸出位檢測51號分揀氣缸伸出位磁性傳感器CSM-H分揀氣缸伸出位檢測62號分揀氣缸伸出位磁性傳感器CSM-H分揀氣缸伸出位檢測7原點檢測光纖漫射式光纖頭FD-620-10傳送帶原點檢測4.3.2傳感器部署（2）包裝工位傳感器部署

具體如圖4-25~圖4-28所示。圖4-25料盒輸送線傳感器安裝圖圖4-26稱重模塊傳感器安裝圖4.3.2傳感器部署（2）包裝工位傳感器部署

具體如圖4-25~圖4-28所示。圖4-27運料輸送模塊傳感器安裝圖圖4-28料盒輸送氣缸縮回位傳感器安裝圖4.3.2傳感器部署（2）包裝工位傳感器部署

具體如圖4-25~圖4-28所示。表4-3包裝工位傳感器說明4.3.2傳感器部署（3）倉儲工位傳感器部署

具體如圖4-29和圖4-30所示。圖4-29分揀氣缸磁性開關(guān)安裝圖圖4-30分揀氣缸磁性開關(guān)安裝圖4.3.2傳感器部署（3）倉儲工位傳感器部署

具體如圖4-29和圖4-30所示。表4-4倉儲工位傳感器說明4.3.3傳感器的安裝（1）E3Z-D62光電傳感器的安裝E3Z-D62光電傳感器的安裝示意圖如圖4-31所示。

將E3Z-D62光電傳感器通過螺絲固定在安裝孔內(nèi)。圖4-31E3Z-D62光電傳感器的安裝示意圖4.3.3傳感器的安裝（2）FD-620-10光纖頭的安裝FD-620-10光纖頭的安裝示意圖如圖4-32所示。

將傳感器放入安裝孔內(nèi)，鎖緊固定螺絲，將光纖線安裝到光纖放大器中。圖4-32FD-620-10光纖頭的安裝示意圖4.3.3傳感器的安裝（3）T610-TZ90°光纖頭的安裝T610-TZ90°光纖頭的安裝示意圖如圖4-33所示。

將傳感器放入安裝孔內(nèi)，鎖緊固定螺絲，將光纖線安裝到光纖放大器中。圖4-33T610-TZ90°光纖頭的安裝示意圖4.3.3傳感器的安裝（4）磁性傳感器的安裝

磁性傳感器的安裝示意圖見表4-5。表4-5磁性傳感器的安裝示意圖項目小結(jié)傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。本項目主要介紹了傳感器的定義、分類和發(fā)展，以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中常用的幾種典型傳感器，并以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)教學(xué)平臺為例，實際演示了工業(yè)傳感器的部署、安裝和管理。課后作業(yè)1．什么是傳感器？傳感器通常有哪幾部分組成？2．傳感器常用的分類方法有哪些？3．傳感器靜態(tài)特性性能指標(biāo)主要有哪些？它們各自的定義是什么？4．畫出下列氣動元件職能符號：氣動三聯(lián)件、雙電控二位五通電磁換向閥、單電控二位五通電磁換向閥、單向閥、單向調(diào)速閥、單向節(jié)流閥。THANKS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用安徽省十四五職業(yè)教育規(guī)劃教材項目5

PLC的應(yīng)用與開發(fā)5.1數(shù)控車床主軸電動機(jī)的PLC控制實例5.1.2SCL程序設(shè)計5.1.1

Y-△起動電路擴(kuò)展提升5.1.1Y-△啟動電路

在實際的生產(chǎn)過程中，三相交流異步電動機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、可靠性高等優(yōu)點被廣泛的應(yīng)用。但因為在起動過程中需要較大的起動電流，所以大容量的電動機(jī)必須采用Y-△起動的方式，這是一種常用的簡單降壓起動方式。對于正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠型異步電動機(jī)，如果在起動時將繞組接成Y，起動完畢后再接成△，就可以降低起動電流，減輕它對電網(wǎng)的沖擊，這樣的起動方式稱為Y-△起動。數(shù)控車床的主軸電路就是一個典型的Y-△起動的電路。工作原理印度塔塔鋼鐵公司5.1.1Y-△啟動電路

5.1.1Y-△啟動電路

應(yīng)用實例如圖所示的控制電路中，當(dāng)主電路的QS閉合后，在控制電路中按下SB2,首先KM1、KM3、KT線圈通電，電動機(jī)在Y下工作。過了一段時間后，進(jìn)行Y-△的轉(zhuǎn)換，KM3線圈斷開，KM2線圈閉合，電動機(jī)在此狀態(tài)下正常工作。在整個電路控制中總的控制是由組合開關(guān)控制的，主電路中用三個熔斷器。其中控制電路中用兩個熔斷器來對電路進(jìn)行短路保護(hù)，主電路中的熱繼電器對電路進(jìn)行過載保護(hù)。控制電路中有三個接觸器KM1、KM2、KM3，其中，KM1為主接觸器，KM2為三角形接觸器，KM3為星形聯(lián)結(jié)起動?？刂齐娐分杏袃蓚€按鈕，分別用于起動和停止?？刂齐娐分械臅r間繼電器KT，在進(jìn)行PLC改造時可使用PLC中的定時器來代替控制。SCL語言SCL（StructuredControlLanguage，結(jié)構(gòu)化控制語言）是一種基于PASCAL的高級編程語言。這種語言基于標(biāo)準(zhǔn)DINEN61131-3（國際標(biāo)準(zhǔn)為IEC1131-3）。印度塔塔鋼鐵公司5.1.2SCL程序設(shè)計

支持的數(shù)據(jù)類型

SCL語言支持布爾型、整型、實型等基本數(shù)據(jù)類型及日期時間、指針、用戶自定義數(shù)據(jù)等復(fù)雜數(shù)據(jù)類型。支持的運算提供了豐富的運算符構(gòu)建邏輯表達(dá)式、數(shù)學(xué)表達(dá)式、關(guān)系表達(dá)式等各種表達(dá)式，提供了判斷、選擇、循環(huán)等語句用于程序控制，同時還提供了基本指令、擴(kuò)展指令、工藝指令及通信指令等豐富的指令，用于滿足所有PLC控制的要求。由于其高級語言的特性，SCL尤其適合應(yīng)用在數(shù)據(jù)處理、過程優(yōu)化、配方管理、數(shù)學(xué)統(tǒng)計運算等方面。支持的數(shù)據(jù)類型

SCL語言支持布爾型、整型、實型等基本數(shù)據(jù)類型及日期時間、指針、用戶自定義數(shù)據(jù)等復(fù)雜數(shù)據(jù)類型。印度塔塔鋼鐵公司5.1.2SCL程序設(shè)計

程序編寫印度塔塔鋼鐵公司擴(kuò)展提升

I/O信號表

輸入信號符號PLC地址作用

輸出信號符號PLC地址作用FRI0.0過載保護(hù)KM1Q0.0△接觸器SB1I0.1停止KM2Q0.1YY接觸器SB2I0.2低速啟動KM3Q0.2YY接觸器SB3I0.3高速啟動

印度塔塔鋼鐵公司擴(kuò)展提升

外部接線圖的繪制繪制外部接線圖時，Y-△起動控制，若KM2，KM3同時接通，會造成兩相短路的情況，因此，除了在程序設(shè)計中要進(jìn)行互鎖之外，還需對PLC控制電路的輸出端子進(jìn)行互鎖。輸入端子的FR常開觸點可以設(shè)計在輸出電路中，過載時，切斷輸出電路的電源，如圖所示。印度塔塔鋼鐵公司擴(kuò)展提升

SCL程序的設(shè)計SCL的設(shè)計可以根據(jù)原有繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，原有的邏輯關(guān)系不發(fā)生改變，但是需要注意的是，要按照SCL的編程規(guī)則將交織在一起的電路分離開來。也就可以根據(jù)繼電器控制系統(tǒng)動作要求編寫。IF"高速啟動"THEN"高速變量":=1;END_IF;IF"低速啟動"OR"高速變量"THEN"km1":=1;END_IF;"IEC_Timer_0_DB".TON(IN:="高速變量",PT:=t#5s,Q=>"km2");IF"km2"THEN"km1":=0;"km3":=1;ELSE;"km3":=0;END_IF;IF"過載保護(hù)"OR"停止"THEN"km1":=0;"km2":=0;"km3":=0;"高速變量":=0;END_IF;印度塔塔鋼鐵公司擴(kuò)展提升

調(diào)試與運行檢查I/O接線是否正確。

檢查接觸器安裝是否合理，互鎖是否合適。

按下啟動按鈕，運行程序觀察電機(jī)運行作是否滿足任務(wù)要求。

調(diào)試各種可能出現(xiàn)的情況，比如在任何情況下按下停止按鈕，系統(tǒng)都要能停止運行。

優(yōu)化程序。

5.2雙速電機(jī)的控制5.2.1雙速電機(jī)控制電路5.2.2雙速電動機(jī)控制分析

擴(kuò)展提升5.2.1雙速電動機(jī)控制電路雙速電機(jī)是指具有兩種極對數(shù)的電動機(jī)，如2/4極其對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速分別是3000轉(zhuǎn)/分-1500轉(zhuǎn)/分、4/8極其對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速分別是1500轉(zhuǎn)/分-750轉(zhuǎn)/分。用途之一是用于立銑的主軸電機(jī)，可以得到主軸的兩給變速，簡化變速箱結(jié)構(gòu)；用途之二是用于高層建筑的地下停車庫通風(fēng)機(jī)電機(jī)，低速時用以排除室內(nèi)汽車尾氣，火災(zāi)時則啟動高速，以排除室內(nèi)的煙氣。電機(jī)定子繞組的接法是YY/△。雙速電機(jī)5.2.1雙速電動機(jī)控制電路高層建筑的地下停車庫通風(fēng)機(jī)電機(jī)采用雙速電機(jī)控制，要求：若控制回路正確通電后，按下低速按鈕SB2，雙速電機(jī)定子繞組接成△型，風(fēng)機(jī)電機(jī)低速運行用以排除室內(nèi)汽車尾氣。按下高速按鈕SB3，雙速電機(jī)定子繞組首先接成△型，經(jīng)過5S的延時后，再將雙速電機(jī)的定子繞組結(jié)成YY，風(fēng)機(jī)電機(jī)低速運行用以排除室內(nèi)的煙氣。在排除室內(nèi)的煙氣之后，按下停止按鈕SB1，主軸電動機(jī)停止工作。圖5-5雙速三相交流異步電動機(jī)低速、高速自動變速控制電路原理圖，此任務(wù)要求完成將控制電路改造成為PLC的控制電路?？刂埔?.2.1雙速電動機(jī)控制電路電路原理圖5.2.2雙速電機(jī)控制分析控制分析圖5-5的控制電路中，當(dāng)主電路的三相組合開關(guān)QS閉合后，在控制電路中按下低速按鈕SB2,KM1線圈得電，電動機(jī)在定子繞組△型下低速工作。若按下鈕停止按鈕SB1，KM1線圈斷電，電動機(jī)停止運行。當(dāng)按鈕告訴按鈕SB3，KM1、KT、KA線圈得電,過了一段時間后，進(jìn)行△-YY的轉(zhuǎn)換，KM1、KT、KA線圈斷電，KM2和KM3線圈得電,電動機(jī)在YY狀態(tài)下高速工作。若按下鈕停止按鈕SB1，KM2和KM3線圈斷電，電動機(jī)停止運行。5.2.2雙速電機(jī)控制分析控制分析三相組合開關(guān)QS進(jìn)行電路供電控制，主電路中用三個熔斷器，控制電路中用二個熔斷器來對電路進(jìn)行短路保護(hù)、主電路中的熱繼電器對電路進(jìn)行過載保護(hù)?？刂齐娐分杏腥齻€接觸器KM1、KM2、KM3，其中，KM1為三角形接觸器，KM2和KM3為雙星型接觸器?？刂齐娐分杏腥齻€按鈕，分別用于低速、高速、停止?？刂齐娐分械臅r間繼電器KT在進(jìn)行PLC改造時用PLC中的定時器來代替控制,中間繼電器KA在進(jìn)行PLC改造時用PLC中的中間繼電器M來代替控制。印度塔塔鋼鐵公司擴(kuò)展提升

IO信號表

輸入信號符號PLC地址作用

輸出信號符號PLC地址作用FRI0.0過載保護(hù)KM1Q0.0△接觸器SB1I0.1停止KM2Q0.1YY接觸器SB2I0.2低速啟動KM3Q0.2YY接觸器SB3I0.3高速啟動

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外部接線圖的繪制繪制外部接線圖時，雙速三電機(jī)低速、高速自動變速控制，若KM1和KM2，KM3同時接通，會造成兩相短路的情況，因此，除了在程序設(shè)計中要進(jìn)行互鎖之外，還需在PLC控制電路的輸出端子進(jìn)行互鎖。輸入端子的FR常開觸點可以設(shè)計在輸出電路中，過載時，切斷輸出電路的電源，如圖所示。印度塔塔鋼鐵公司擴(kuò)展提升

SCL程序的設(shè)計IF"高速啟動"THEN"高速變量":=1;END_IF;IF"低速啟動"OR"高速變量"THEN"km1":=1;END_IF;"IEC_Timer_0_DB".TON(IN:="高速變量",PT:=t#5s,Q=>"km2");IF"km2"THEN"km1":=0;"km3":=1;ELSE;"km3":=0;END_IF;IF"過載保護(hù)"OR"停止"THEN"km1":=0;"km2":=0;"km3":=0;"高速變量":=0;END_IF;印度塔塔鋼鐵公司擴(kuò)展提升

調(diào)試與運行檢查I/O接線是否正確。

檢查接觸器安裝是否合理，互鎖是否合適。

按下啟動按鈕，運行程序觀察電機(jī)運行作是否滿足任務(wù)要求。

調(diào)試各種可能出現(xiàn)的情況，比如在任何情況下按下停止按鈕，系統(tǒng)都要能停止運行。

(5)優(yōu)化程序。

THANKS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用安徽省十四五職業(yè)教育規(guī)劃教材項目6

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)庫服務(wù)6.1

認(rèn)識MongoDB數(shù)據(jù)庫6.1.2MongoDB在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的作用6.1.1MongoDB數(shù)據(jù)庫介紹6.1.1MongoDB數(shù)據(jù)庫介紹MongoDB是當(dāng)前NoSQL數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品中最熱門的一種，由C++語言開發(fā)。它支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常松散，類似json的bjson格式，因此可以存儲比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。MongoDB是一個高性能、開源，面向集合的，無模式的文檔型數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)類似關(guān)系數(shù)據(jù)庫單表查詢的絕大部分功能，而且還支持對數(shù)據(jù)建立索引。MongoDB的邏輯結(jié)構(gòu)是一種層次結(jié)構(gòu)，主要由文檔(document)、集合(collection)、數(shù)據(jù)庫(database)這三部分組成的。6.1.1MongoDB數(shù)據(jù)庫介紹面向集合存儲，易于存儲對象類型的數(shù)據(jù)模式自由支持動態(tài)查詢支持完全索引，包含內(nèi)部對象支持復(fù)制和故障恢復(fù)使用高效的二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲，包括大型對象（如視頻等）自動處理碎片，以支持云計算層次的擴(kuò)展性支持Python，PHP，Ruby，Java，C，C#，Javascript，Perl及C++語言的驅(qū)動程序，社區(qū)中也提供了對Erlang及.NET等平臺的驅(qū)動程序特點MongoDB一個面向集合的,模式自由的文檔型數(shù)據(jù)庫。6.1.2MongoDB在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的作用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及到大量工業(yè)數(shù)據(jù)，對于處理龐大數(shù)據(jù)庫的項目來說放棄SQLserver等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，轉(zhuǎn)而選擇MongoDB是個非常不錯的決定。面向文檔且架構(gòu)更為靈活可擴(kuò)展性基于位置的查詢功能綜合查詢?nèi)罩竟芾?.1.2MongoDB在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的作用安裝MongoDB1）centos7下載mongodb文件。輸入命令：#wget

/linux/mongodb-linux-x86_64-4.0.1.tgz2）解壓文件。輸入命令：#tar-zxvf

mongodb-linux-x86_64-4.0.1.tgz-C/usr/local3）更改解壓包名稱。輸入命令：#cd/usr/local/#mvmongodb-linux-x86_64-4.0.1mongodb4）在mongodb下創(chuàng)建文件，輸入命令：#touchmongodb.conf#mkdirlogsdb#chmod777db#chmod777log6.1.2MongoDB在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的作用5）在logs下創(chuàng)建mongodb.log。輸入命令：#touchmongodb.log6）修改mongodb.conf，配置文檔目錄，輸入命令：#vimmongodb.conf修改如下內(nèi)容：port=27017#端口dbpath=/usr/local/mongodb/db#數(shù)據(jù)庫存文件存放目錄logpath=/usr/local/mongodb/log/mongodb.log#日志文件存放路徑logappend=true#使用追加的方式寫日志fork=true#以守護(hù)進(jìn)程的方式運行，創(chuàng)建服務(wù)器進(jìn)程maxConns=100#最大同時連接數(shù)noauth=true#不啟用驗證jostorageEngine=wiredTiger#存儲引擎，有mmapv1、wiretiger、mongorocksbind_ip=6.1.2MongoDB在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的作用7）添加環(huán)境變量。進(jìn)入操作系統(tǒng)的主目錄的/etc中添加環(huán)境變量，輸入命令：#vim/etc/profile開始編輯，在exportPATHUSERLOGNAMEMAILHOSTNAMEHISTSIZEHISTCONTROL一行的上面添加如下內(nèi)容：exportPATH=/usr/local/mongodb/bin:$PATH8）需要設(shè)置生效，輸入命令：#cd#source/etc/profile啟動MongoDB

啟動mongodb服務(wù)，輸入命令：#mongod--config/usr/local/mongodb/mongodb.confbind_ip=6.2MongoDB數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用6.2.2MongoDB基本操作6.2.1MongoDB的數(shù)據(jù)類型6.2.1

MongoDB的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型描述ObjectID?檔IDString字符串Boolean?個布爾值，true或falseInteger整數(shù)可以是32位或64位，這取決于服務(wù)器Double浮點值A(chǔ)rray數(shù)組或列表Null存儲Null值Timestamp時間戳，

表示從1970-1-1到現(xiàn)在的總秒數(shù)Date存儲當(dāng)前?期或時間的UNIX時間格式常見數(shù)據(jù)類型6.2.2MongoDB數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用1.數(shù)據(jù)庫的基本操作1）創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫MongoDB創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的命令格式如下：useDATABASE_NAME;

//DATABASE_NAME為數(shù)據(jù)庫名稱如果數(shù)據(jù)庫不存在，則創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，否則切換到指定數(shù)據(jù)庫。2）刪除數(shù)據(jù)庫useDATABASE_NAME;

#先切換到要刪的庫下接下來，MongoDB刪除數(shù)據(jù)庫的命令格式如下：db.dropDatabase();刪除當(dāng)前數(shù)據(jù)庫，默認(rèn)為test，可以使用db命令查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫名。3）查看數(shù)據(jù)庫命令如下：showdbs;

6.2.2MongoDB數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用2.集合的基本操作1）創(chuàng)建集合步驟一：進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，輸入命令：useDATABASE_NAME;步驟二：創(chuàng)建集合。MongoDB中使用createCollection()方法來創(chuàng)建集合。輸入命令：db.createCollection(name,options)2）集合中數(shù)據(jù)插入語法：db.CollectionName.insert({})//CollectionName為集合名稱當(dāng)?shù)谝粋€文檔插入時，集合就會被創(chuàng)建并包含該文檔。其實，在MongoDB中，你也可以不用直接創(chuàng)建集合。當(dāng)你插入一些文檔時，MongoDB會自動創(chuàng)建集合。實例：db.student.insert({name:”Lilei”})6.2.2MongoDB數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用2.集合的基本操作3）刪除集合db.CollectionName.drop()//CollectionName為集合名稱4）查看集合showcollections;5）集合的重命名db.role.renameCollection(‘user’);功能：將role重命名為user6.2.2MongoDB數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用3.文檔的基本操作1）插入文檔insert()方法是向文檔中插入數(shù)據(jù)最基本的方法，該方法參數(shù)接受一個文檔，將文檔加入到目標(biāo)集合中。命令格式：db.集合名稱.insert({})實例：db.example.insert({name:"xxx",age:25})6.2.2MongoDB數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用3.文檔的基本操作2）刪除文檔①remove（）方法命令格式：db.collection.remove(

<query>,

{

justOne:

<boolean>,

writeConcern:

<document>

}

)

該函數(shù)所有參數(shù)都為可選參數(shù)，如果全為空，代表刪除集合里的所有文檔。參數(shù)說明：query

:（可選）刪除的文檔的條件。justOne

:

（可選）如果設(shè)為

true

或

1，則只刪除一個文檔。writeConcern

:（可選）拋出異常的級別。②deleteOne()方法命令格式：db.collection.deleteOne(<filter>,{writeConcern:<document>,collation:<document>})參數(shù)說明：<filter>使用查詢運算符指定刪除條件writeConcern是拋出異常的級別collation則是查詢結(jié)果的排序規(guī)則,deleteOne()只能刪除匹配到的第一條記錄6.2.2MongoDB數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用3.文檔的基本操作3）文檔的修改命令格式：db.collection.update（query，update，upsert，multi）參數(shù)說明：query參數(shù)：定位要更新的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于SQL中的where子句；update參數(shù)：將要更新的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于SQL中的set內(nèi)容；upsert參數(shù)：默認(rèn)為false，當(dāng)query未找到文檔時，則無法修改，為true時，則插入對應(yīng)文檔；multi參數(shù)：默認(rèn)為false，當(dāng)query找到多個文檔時，則只更新第一條，為true，則全部更新。它的主要功能是更新一個文檔數(shù)據(jù)。6.2.2MongoDB數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用4）文檔的查找①find()方法命令格式：db.集合名稱.find()要從MongoDB集合查詢數(shù)據(jù)，需要使用find()方法。find()方法顯示文檔時是沒有結(jié)構(gòu)化的。②findOne()函數(shù)為了方便考慮,MongoDBshell避免游標(biāo)可能帶來的開銷,提供一個findOne()函數(shù)。這個函數(shù)和find()函數(shù)一樣,不過它返回的是游標(biāo)里第一條數(shù)據(jù),或者返回null，即空數(shù)據(jù)。③pretty()方法要以格式化的方式顯示結(jié)果，可以使用pretty()方法。命令格式：db.集合名稱.find().pretty()THANKS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用安徽省十四五職業(yè)教育規(guī)劃教材項目7

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的Web開發(fā)學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解并掌握Web前端開發(fā)框架React及其基礎(chǔ)知識。

掌握如何在React中創(chuàng)建開發(fā)項目。

了解并理解react-router。

掌握antd組件庫的引入使用。

掌握RestfulAPI知識

崗位能力素養(yǎng)

具備工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中web前端設(shè)計的綜合能力

具備良好技術(shù)文檔編制的綜合能力

項目情景工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以連接機(jī)器、人等工業(yè)要素，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能交互，提高工業(yè)生產(chǎn)效率。讀者在學(xué)習(xí)完工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備組裝以后，還需要掌握Web開發(fā)技術(shù)，設(shè)計和構(gòu)建良好的用戶界面，方便工業(yè)數(shù)據(jù)的收集和傳送，以及操作人員對工業(yè)平臺進(jìn)行操作。7.1Web前端框架基礎(chǔ)7.1.2React基礎(chǔ)知識7.1.1認(rèn)識React7.1.3antd

7.1.4RESTfulAPI拓展提升

7.1.1認(rèn)識React前端開發(fā)技術(shù)React生態(tài)現(xiàn)狀React特點React框架介紹涉及HTML、CSS、JavaScript，實現(xiàn)Web頁面和app的用戶界面交互。起源于Facebook，2013年開源，用于構(gòu)建UI的JavaScript庫，專注于視圖部分。官網(wǎng)地址/前端開發(fā)框架，用于構(gòu)建用戶界面的JavaScript庫。主要用于構(gòu)建UI，更專注于MVC中的V（視圖）。采用虛擬DOM，提高性能，處理瀏覽器兼容性，廣泛應(yīng)用于Web、移動設(shè)備和應(yīng)用開發(fā)。已成為三大主流前端框架之一，與Vue、Angular并駕齊驅(qū)，各自擁有廣泛開發(fā)者社區(qū)。7.1.2React基礎(chǔ)知識React和ReactDOMJSX語法描述UI結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)UI與數(shù)據(jù)解耦。React只負(fù)責(zé)邏輯層，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。ReactDOM負(fù)責(zé)渲染層，完成DOM的實際渲染。邏輯和DOM分開017.1.2React基礎(chǔ)知識JSXJSX是一種JavaScript的語法擴(kuò)展，用于描述UI，需將多個子元素包裹在根元素內(nèi)。如constelement=(<div><h1>Hello!</h1><h2>React!.</h2></div>);。JSX語法概覽01單標(biāo)簽需閉合，如<img/>屬性名使用camelCase（小駝峰命名），class寫成className，如<divclassName='top'></div>。JSX標(biāo)簽規(guī)則02在JSX的{}中可寫JS代碼，如vara='HelloReact!';letb=<div>{a}</div>，用于動態(tài)渲染內(nèi)容。Babel會將JSX轉(zhuǎn)譯為React.createElement()。React.createElement()創(chuàng)建React元素，這些元素描述UI，React根據(jù)這些元素構(gòu)建和更新DOM。JSX與JavaScript融合037.1.2React基礎(chǔ)知識元素渲染元素是用戶看到的內(nèi)容。將一個React元素渲染到根DOM節(jié)點中，只需把它們一起傳入ReactDOM.render()。React元素是不可變對象,一旦被創(chuàng)建，就無法更改它的子元素或者屬性。7.1.2React基礎(chǔ)知識可復(fù)用代碼塊，提高代碼可維護(hù)性，通過props傳遞數(shù)據(jù)，實現(xiàn)靈活配置。組件特性組件是由元素構(gòu)成，類似于JavaScript函數(shù)。使用函數(shù)或class聲明，接收props生成React元素，描述頁面展示內(nèi)容。組件props不可變。React組件定義組件7.1.2React基礎(chǔ)知識state和setState組件狀態(tài)以state表示，包括數(shù)據(jù)和用戶交互結(jié)果。當(dāng)state更新，通過setState觸發(fā)視圖層重新渲染，保持UI與數(shù)據(jù)同步。React組件的狀態(tài)管理初始化state：this.state={count:0};通過this.setState({count:this.state.count+1})增加count，實現(xiàn)狀態(tài)變更與界面更新。setState用法示例7.1.2React基礎(chǔ)知識React組件生命周期Mounting：已插入真實DOMUpdating：正在被重新渲染Unmounting：已移出真實DOMReact組件生命周期三個狀態(tài)01componentWillMount組件將要掛載。componentDidMount組件已經(jīng)掛載。componentWillReceiveProps父組件傳遞的屬性有變化，做相應(yīng)響應(yīng)。shouldComponentUpdate組件是否需要更新，返回一個布爾值。

componentWillUpdate組件將要更新。componentDidUpdate組件已經(jīng)更新。componentWillUnmount組件已經(jīng)移除。React組件生命周期的方法027.1.2React基礎(chǔ)知識React交互——Axios交互方法支持npm、bower和cdn。使用npm安裝為$npminstallaxios，使用bower為$bowerinstallaxios，使用cdn

：<scriptsrc="/axios/dist/axios.min.js"></script>Axios安裝方法Axios是一個基于promise的HTTP庫，在瀏覽器和node.js中均可使用。瀏覽器兼容7.1.2React基礎(chǔ)知識React-Router用于React應(yīng)用的路由管理庫，實現(xiàn)頁面與URL同步(/)reactrouter秉承react一切皆組件的原則，路由也是組件，具有分布式配置.ReactRouter簡介使用Route組件定義路徑和對應(yīng)的組件，path指定URL，component設(shè)置渲染的組件，exact屬性用于精確匹配。配置Route組件npm安裝react-router-dom，通過import引入頂層路由組件、Link和Route組件。npminstallreact-router-dom--save安裝與基本使用0102037.1.3antdantd是螞蟻金服開源的組件庫,提供ReactUI組件，基于AntDesign設(shè)計，用于快速構(gòu)建企業(yè)級中后臺應(yīng)用，官網(wǎng)https://ant.design/index-cn。antd組件庫概述01包含通用、布局、導(dǎo)航、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)展示、反饋等多類別組件，豐富多樣。antd組件類別02不僅有官方組件，還整合社區(qū)組件，簡化開發(fā)流程，加速Web應(yīng)用開發(fā)。提高開發(fā)效率03每個組件有詳細(xì)說明，提供源碼示例，方便開發(fā)者直接應(yīng)用和定制。組件詳細(xì)支持047.1.4RESTfulAPI起源：由RoyFielding在其2000年的博士論文中首次提出。定義：一種軟件架構(gòu)約束條件和原則，用于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的設(shè)計和開發(fā)。RESTfulAPI的定義和起源01對象：操作的目標(biāo)，如用戶（user）。行為：對對象執(zhí)行的操作，包括查看（GET）、創(chuàng)建（POST）、更新（PUT）、刪除（DELETE）。RESTfulAPI的核心概念02資源定位：使用URL定位網(wǎng)絡(luò)資源。操作描述：通過HTTP動詞（GET、POST、PUT、DELETE）描述對資源的操作。通過這些原則和方法，RESTfulAPI簡化了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的開發(fā)過程，使得開發(fā)者能夠更高效地構(gòu)建和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)RESTfulAPI的工作原理03

拓展提升安裝Node.js和npm，全局安裝Webpack或yarn，使用create-react-app創(chuàng)建React項目。安裝環(huán)境與腳手架通過npm安裝antd并配置按需加載，使用react-app-rewired和customize-cra優(yōu)化項目設(shè)置。安裝并使用antd組件庫7.2React事件處理7.2.2向事件處理程序傳遞參數(shù)7.2.1事件處理7.2.3React表單與事件

拓展提升7.2.1事件處理React事件綁定回調(diào)函數(shù)的綁定與性能處理函數(shù)與this阻止默認(rèn)行為事件綁定屬性采用駝峰式命名，傳入函數(shù)而非字符串。例如：<buttononClick={activateLasers}>點擊按鈕</button>不能使用returnfalse，需用e.preventDefault()。如：handleClick(e){e.preventDefault();}。需綁定this，否則this在回調(diào)中為undefined?？墒褂脤傩猿跏蓟骰蚣^函數(shù)語法。構(gòu)造函數(shù)中綁定或使用屬性初始化器語法避免每次渲染創(chuàng)建新回調(diào)，可能導(dǎo)致額外的重新渲染。7.2.2向事件處理程序傳遞參數(shù)bind方法傳遞React事件參數(shù)傳遞<buttononClick={(e)=>this.deleteRow(id,e)}>DeleteRow</button><buttononClick={this.deleteRow.bind(this,id)}>DeleteRow</button>使用箭頭函數(shù)：(e)=>this.deleteRow(id,e)，事件對象需顯式傳遞this.deleteRow.bind(this,id)，事件對象以及更多的參數(shù)將會被隱式的進(jìn)行傳遞,注意：事件對象e要排在所傳遞參數(shù)的后面7.2.3React表單與事件在HTML當(dāng)中，像<input>,<textarea>,和<select>這類表單元素會維持自身狀態(tài)，并根據(jù)用戶輸入進(jìn)行更新。在React中，可變的狀態(tài)通常保存在組件的狀態(tài)屬性中，并且只能用setState()方法進(jìn)行更新。classHelloMessageextendsReact.Component{

constructor(props){

super(props);

this.state={value:'Helloworld!'};

this.handleChange=this.handleChange.bind(this);

}

handleChange(event){

this.setState({value:event.target.value});

}

render(){

varvalue=this.state.value;

return<div>

<inputtype="text"value={value}onChange={this.handleChange}/>

<h4>{value}</h4>

</div>;

}}ReactDOM.render(

<HelloMessage/>,

document.getElementById('example'));

拓展提升Select下拉菜單<body><divid="example"></div><scripttype="text/babel">classFlavorFormextendsReact.Component{constructor(props){super(props);this.state={value:'騰訊'};this.handleChange=this.handleChange.bind(this);this.handleSubmit=this.handleSubmit.bind(this);}handleChange(event){

this.setState({value:event.target.value});

}

handleSubmit(event){

alert('你最喜歡的網(wǎng)站是:'+this.state.value);

event.preventDefault();

}

render(){

return(

<formonSubmit={this.handleSubmit}>

<label>

選擇您最喜歡的網(wǎng)站

<selectvalue={this.state.value}onChange={this.handleChange}>

<optionvalue="騰訊">QQ</option>

<optionvalue="谷歌">Google</option>

<optionvalue="淘寶">Taobao</option>

<optionvalue="百度">Baidu</option>

</select>

</label>

<inputtype="submit"value="提交"/>

</form>

);

}}

ReactDOM.render(

<FlavorForm/>,

document.getElementById('example'));</script>在React中，不使用selected屬性，而在根select標(biāo)簽上用value屬性來表示選中項。項目訓(xùn)練使用react框架和antd控件庫構(gòu)建單頁面應(yīng)用，左側(cè)導(dǎo)航欄切換右側(cè)內(nèi)容，保持標(biāo)題欄不變?？傮w介紹01在App.js中導(dǎo)入頁面和依賴，定義PrivateRoute和App組件，構(gòu)建布局，實現(xiàn)用戶登錄狀態(tài)判斷和內(nèi)容切換。導(dǎo)航頁面02在Platform.js中引入組件，通過axios獲取并展示產(chǎn)線信息，實現(xiàn)刪除操作。Platform頁面03使用Swagger設(shè)計RESTfulAPI，定義輸入輸出，生成服務(wù)端和客戶端代碼，通過pip安裝并測試API。RESTfulAPI設(shè)計與實現(xiàn)04介紹軟件包結(jié)構(gòu)，演示通過pycharm打開軟件，修改IP地址，實現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)、圖片采集及鍵盤掃描的多線程上傳。plc數(shù)據(jù)采集與上傳05梳理React框架知識，演示create-react-app安裝、項目創(chuàng)建，介紹并使用ant-design組件庫。項目驗收06THANKS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用安徽省十四五職業(yè)教育規(guī)劃教材項目9

AI部署與云平臺搭建9.1TensorFlow的安裝9.1.2TensorFlow的下載與安裝9.1.1人工智能的應(yīng)用實例9.1.1

人工智能的應(yīng)用實例目前，人工智能已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到工業(yè)上，如在設(shè)計仿真中的應(yīng)用、在生產(chǎn)排產(chǎn)中的應(yīng)用、在生產(chǎn)工藝優(yōu)化中的應(yīng)用、在個性化生產(chǎn)中的應(yīng)用、在生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)控中的應(yīng)用、預(yù)防維護(hù)中的應(yīng)用和供應(yīng)鏈及銷售環(huán)節(jié)，甚至在