項(xiàng)目二基于傳感器技術(shù)的車間恒溫恒光系統(tǒng)安裝與調(diào)試任務(wù)1車間恒溫恒光系統(tǒng)的感知設(shè)備檢測與配置在國家大力推進(jìn)綠色發(fā)展與智能制造的戰(zhàn)略背景下，當(dāng)前節(jié)能環(huán)保成為了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。車間恒溫恒光系統(tǒng)的安裝與調(diào)試不僅有助于提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗，也是積極踐行國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措。如圖所示，在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程中，產(chǎn)品的品質(zhì)深受環(huán)境關(guān)鍵因素的影響，像溫度、濕度和光照度等因素都有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。該工廠主要負(fù)責(zé)精密儀器的生產(chǎn)，通過構(gòu)建恒溫恒光的生產(chǎn)環(huán)境，從根源上把控產(chǎn)品的質(zhì)量，保障儀器性能的穩(wěn)定性。如圖2-0-2所示，車間恒溫恒光系統(tǒng)作為智慧工廠生產(chǎn)車間的環(huán)境“調(diào)節(jié)大師”，通過實(shí)時(shí)收集溫濕度，光照度，來保障車間生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。在大力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的背景下，該系統(tǒng)也承擔(dān)了綠色發(fā)展與節(jié)能減排的重任。在車間恒溫恒光系統(tǒng)中，光照度傳感器捕獲光照度數(shù)據(jù)，通過Zigbee主從節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)報(bào)給物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)，經(jīng)無線路由上傳云端；溫濕度傳感器捕獲溫濕度數(shù)據(jù)，通過Lora主從節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)上報(bào)給物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)，經(jīng)無線路由上傳云端。。素養(yǎng)目標(biāo)通過車間恒溫恒光系統(tǒng)安裝與調(diào)試的學(xué)習(xí)，深刻理解環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的核心價(jià)值，認(rèn)識到綠色制造在維護(hù)生態(tài)平衡中的關(guān)鍵作用，自覺肩負(fù)起節(jié)能減排的責(zé)任與使命。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)巧妙應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，提升生產(chǎn)效率與資源利用效率。此外，學(xué)生在跨學(xué)科的知識整合能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面也得到了強(qiáng)化，在項(xiàng)目實(shí)踐中能夠有效溝通、合理分工、緊密合作，共同應(yīng)對并解決復(fù)雜的問題。目錄CONTENTS任務(wù)描述與要求02職業(yè)目標(biāo)01任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐03任務(wù)小結(jié)0401職業(yè)目標(biāo)職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐知識目標(biāo)：

能力目標(biāo)：01能夠正確識讀Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)幀02能夠使用串口調(diào)試助手完成溫濕度傳感器的檢測與配置掌握Modbus協(xié)議的基本知識掌握串口調(diào)試助手和網(wǎng)絡(luò)診斷工具的使用方法掌握溫濕度、光照度傳感器的檢測與配置方法能夠使用串口調(diào)試助手完成光照度傳感器的檢測與配置02任務(wù)描述與要求職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐任務(wù)描述：

任務(wù)要求：車間作為智慧工廠不可或缺的組成部分，車間的生產(chǎn)環(huán)境穩(wěn)定是保障生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的前提。車間恒溫恒光系統(tǒng)，是智慧工廠系統(tǒng)架構(gòu)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它采用一系列精密的感知設(shè)備（又稱為傳感設(shè)備），完成車間內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)的采集工作。主要是通過完成傳感器設(shè)備配置和數(shù)據(jù)采集，來確保車間的生產(chǎn)環(huán)境如光照度，溫濕度的穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，保障智慧工廠的整體效能與平穩(wěn)運(yùn)行。01掌握串口調(diào)試助手和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)診斷工具的使用02搭建檢測與配置電路，完成溫濕度、光照度傳感器的檢測與配置工作03任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐感知設(shè)備簡介感知設(shè)備檢測與配置21職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐1.傳感器簡介根據(jù)通信協(xié)議，傳感器可分為RS485型和RS232型，車間恒溫恒光系統(tǒng)采用的是RS485型的溫濕度傳感器和光照度傳感器。它們是系統(tǒng)感知外界環(huán)境變化的“眼睛”，能夠精確捕捉車間內(nèi)的溫度、濕度及光照強(qiáng)度信息，為系統(tǒng)的智能調(diào)控提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。正確檢測與配置這些傳感器，不僅關(guān)乎系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)度與穩(wěn)定性，更直接影響到生產(chǎn)環(huán)境的舒適度與生產(chǎn)效率。職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介1.傳感器簡介職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（1）基本外觀485型傳感器是一種常用的傳感器設(shè)備，如溫濕度傳感器、光照度傳感器都屬485型傳感器一類，如圖所示溫濕度變送器光照度變送器感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介1.傳感器簡介職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（2）應(yīng)用場景被廣泛引用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域、環(huán)境監(jiān)測、智能建筑、能源管理、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、航天航空領(lǐng)域等，用于探測如溫度、濕度、光照、液位、壓力等參數(shù)進(jìn)行測量與控制，為各個(gè)領(lǐng)域提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)輔助生產(chǎn)與制造。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介1.傳感器簡介職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（3）溫濕度傳感器溫濕度傳感器是一種廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、氣象檢測、智能家居等領(lǐng)域，主要用于監(jiān)測大氣中的溫度和濕度參數(shù)。溫濕度傳感器是一種具備高靈敏數(shù)字探頭、信號穩(wěn)定、高精度的感知設(shè)備。溫濕度傳感器內(nèi)輸入電源，感應(yīng)探頭，信號輸出三部分完全隔離，安全可靠，外觀美觀，安裝方便，如圖所示。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介1.傳感器簡介職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（3）溫濕度傳感器溫濕度傳感器探頭中使用STH20作為感測元件，其主要包含了一對溫濕度傳感器，其中溫度感測采用PTC熱敏電阻，該電阻是一種正恒溫系數(shù)電阻，其電阻值隨溫度的升高而升高。當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻阻值也隨著升高，反之則降低。如圖所示：感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介1.傳感器簡介職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（3）溫濕度傳感器溫濕度傳感器具有防水性能好，使用方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，參數(shù)如表中所示：參數(shù)名稱參數(shù)內(nèi)容直流供電12v-24vDC最大功耗0.4W輸出信號RS485輸出響應(yīng)時(shí)間<=15S(1m/s風(fēng)速)溫度長期穩(wěn)定性<=0.1℃/year濕度長期穩(wěn)定性<=1%y溫度范圍-40℃-80℃濕度分辨率0-100%RH濕度分辨率0.1%RH耗電<=0.15w(@12VDC25℃)感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介1.傳感器簡介職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（4）光照度傳感器光照度傳感器配合高精度線性放大電路，經(jīng)過嚴(yán)密檢測、精確生產(chǎn)的具有多種光照測量范圍和信號輸出類型的實(shí)用型產(chǎn)品。變送器外殼采用壁掛安裝或室外防護(hù)輻射罩外形設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)精致、外形美觀，是一款應(yīng)用廣泛、性價(jià)比極高的光照測量產(chǎn)品，如圖所示。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介2.Modbus協(xié)議簡介職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（1）基本概念485型傳感器主要是使用Modbus協(xié)議進(jìn)行通信。Modbus是一種國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，用于不同廠商之間的設(shè)備交換數(shù)據(jù)。Modbus協(xié)議分為ModbusRTU、ModbusASCII、ModbusTCP三種模式。前兩種所用的物理硬件接口為RS-232、RS-422和RS-485；而ModbusTCP模式的硬件接中為以太網(wǎng)口，如圖所示：感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介2.Modbus協(xié)議簡介職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（2）數(shù)據(jù)幀解析Modbus數(shù)據(jù)幀在數(shù)據(jù)鏈路層或應(yīng)用層有不同的差異。以串行鏈路層為例，定義了協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU-ProtocolDataUnit）包含功能碼和數(shù)據(jù)位，不同總線或網(wǎng)絡(luò)的Modbus協(xié)議在數(shù)據(jù)單元之外增加一些附加的域，串行鏈路上的Modbus幀增加了地址域和校驗(yàn)位，如圖所示。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介2.Modbus協(xié)議簡介職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（2）數(shù)據(jù)幀解析地址功能碼起始寄存器地址高位起始寄存器地址低位寄存器長度高寄存器長度低CRC校驗(yàn)低CRC校驗(yàn)高020300000002C438地址域，從站地址功能碼，表示讀取保持寄存器起始地址高字節(jié)和低字節(jié)表示要讀取的寄存器數(shù)量為2個(gè)CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)16位校驗(yàn)碼，用于驗(yàn)證消息的完整性感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介2.Modbus協(xié)議簡介職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（2）數(shù)據(jù)幀解析地址功能碼起始寄存器地址高位起始寄存器地址低位寄存器長度高寄存器長度低CRC校驗(yàn)低CRC校驗(yàn)高020300000002C438地址功能碼數(shù)據(jù)長度寄存器0數(shù)據(jù)高寄存器0數(shù)據(jù)低寄存器1數(shù)據(jù)高寄存器1數(shù)據(jù)低CRC校驗(yàn)低CRC校驗(yàn)高02030400015669677D通過發(fā)送上述查詢幀，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，返回如下表所示格式應(yīng)答幀。對比查詢幀，應(yīng)答幀中多了數(shù)據(jù)長度位，指明該條數(shù)據(jù)的長度4個(gè)字節(jié)，由寄存器0和1數(shù)據(jù)高低位組成，對該四位數(shù)據(jù)0x00015669，十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，計(jì)算出當(dāng)前光照值為87657Lux。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介1.串口調(diào)試助手通信領(lǐng)域有兩種傳輸方式：串行通信和并行通信。串行通信是數(shù)據(jù)按一定順序依次發(fā)送，需要排隊(duì)等待。并行通信是多線數(shù)據(jù)傳輸，所有數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸。采用串行通信的拓展接口簡稱為串（行）口，采用并行通信的拓展接口簡稱為并（行）口。常用的串口有RS-232、RS-485、也有USB接口。傳統(tǒng)臺式機(jī)支持標(biāo)準(zhǔn)RS-232串口，很少有帶串口的筆記本。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備要連接到電腦上，需進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，例如RS-485轉(zhuǎn)RS-232接口轉(zhuǎn)換器、RS-232轉(zhuǎn)USB接口轉(zhuǎn)換器。在進(jìn)行檢測、配置或功能測試前，需安裝轉(zhuǎn)換器相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，保障電腦的調(diào)試軟件正常使用。職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐RS-485轉(zhuǎn)RS-232轉(zhuǎn)換器RS-232轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)換器感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介1.串口調(diào)試助手常用的串口調(diào)試工具有UartAssist、串口調(diào)試助手，如圖線通信的DTU等。使用串口調(diào)試助手進(jìn)行檢測、配置與調(diào)試。需要配置的參數(shù)有串口號、波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位、流控制、數(shù)據(jù)發(fā)送格式和數(shù)據(jù)接收格式，對于兩個(gè)要進(jìn)行通訊的串口端口，這些參數(shù)必須保證一致。職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介1.串口調(diào)試助手職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐表示計(jì)算機(jī)是使用哪個(gè)串口與設(shè)備進(jìn)行通信表示單位時(shí)間內(nèi)傳送bit的個(gè)數(shù)一種簡單的檢錯(cuò)方式，有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低用于配置一個(gè)信息包中實(shí)際數(shù)據(jù)所占的位數(shù)用于串口發(fā)送的數(shù)據(jù)單個(gè)包的最后一位用于設(shè)置串口調(diào)試助手向設(shè)備所發(fā)送的信號數(shù)據(jù)格式，主要有兩種：“ASCII碼格式”和“HEX格式”。用于設(shè)置用什么格式顯示設(shè)備所發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)發(fā)送格式設(shè)置相同。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介2.TCP/IP網(wǎng)絡(luò)診斷工具職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐車間恒溫恒光系統(tǒng)的感知設(shè)備數(shù)據(jù)，最終將通過網(wǎng)絡(luò)上傳至云平臺，因此需要掌握一些簡單的通信網(wǎng)絡(luò)檢測工具。常用的檢測工具有網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手、TCP&UDP測試軟件、ping命令等。ping是因特網(wǎng)包探索器，工作在TCP/IP協(xié)議應(yīng)用層，能準(zhǔn)確的檢測出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)間的連接狀態(tài)。利用網(wǎng)絡(luò)IP的唯一性，給指定IP地址發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，并要求對方返回一個(gè)相同大小的數(shù)據(jù)包，以此來確定兩臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間是否建立連接，延時(shí)是多少。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介2.TCP/IP網(wǎng)絡(luò)診斷工具職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐以百度網(wǎng)站為例，演示ping命令的使用，如圖所示，先通過ping命令將網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的ip地址，并向該地址發(fā)送32字節(jié)的數(shù)據(jù)，隨后目標(biāo)地址回復(fù)32字節(jié)的數(shù)據(jù)。往返行程的估計(jì)時(shí)間為20ms，該參數(shù)可用來反映網(wǎng)絡(luò)連接速度，數(shù)值越小表示連接速度越快。TTL值表示IP包被路由器丟棄之前允許通過的最大網(wǎng)段數(shù)量，通過TTL值大小

，粗略地判斷目標(biāo)系統(tǒng)類型，默認(rèn)情況下，Linux系統(tǒng)的TTL值為64，WindowsNT系統(tǒng)的TTL值為128，Windows系統(tǒng)的TTL值為32，UNIX主機(jī)的TTL值為255。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介3.傳感器的檢測與配置職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（1）RS485型傳感器檢測點(diǎn)485型傳感器設(shè)備檢測點(diǎn)包含響應(yīng)信號檢測，檢測準(zhǔn)備工具及結(jié)果評估可參照表。序號設(shè)備檢測點(diǎn)主要工具及環(huán)境準(zhǔn)備結(jié)果評估1光照度傳感器應(yīng)答信號串口調(diào)試助手判斷各設(shè)備是否可以正確響應(yīng)Modbus請求指令幀2溫濕度傳感器感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介3.傳感器的檢測與配置職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（2）485型傳感器檢測以光照度傳感器為例，參照圖，完成485型傳感器硬件連接。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介3.傳感器的檢測與配置職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（2）485型傳感器檢測步驟一：確認(rèn)識別設(shè)備COM口，若未識別則需要下載安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)。步驟二：雙擊打開“串口調(diào)試助手”軟件，串口選擇設(shè)備對應(yīng)COM口“COM31”，波特率選擇“9600”，其他配置默認(rèn)即可并點(diǎn)擊“打開”。步驟三：接收設(shè)置中點(diǎn)選“hex”并勾選“按日志模式顯示”，接收設(shè)置中點(diǎn)選“hex”并取消勾選“AT指令自動(dòng)回車”及“自動(dòng)發(fā)送校驗(yàn)位”如圖中所示。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介3.傳感器的檢測與配置職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（2）485型傳感器檢測步驟四：在發(fā)送區(qū)輸入光照度傳感器檢測指令“fe0300000002d004”，點(diǎn)擊“發(fā)送”，返回結(jié)果如圖2-1-11所示，此時(shí)若在數(shù)據(jù)日志區(qū)可查看到設(shè)備應(yīng)答幀，說明通信正常，反之有故障。溫濕度傳感器的檢測方法參照光照度傳感器檢測的過程，其檢測指令幀為“fe03000000019005”，亦可用01或02或03逐個(gè)替換fe，比如0300000001后兩位用“CRC16FORMODBUS”，溫濕度傳感器檢測結(jié)果“02030402350104D8D6”。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介3.傳感器的檢測與配置職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（3）485型傳感器配置--光照傳感器的配置步驟一：打開串口調(diào)試助手，選擇串口名稱、設(shè)置波特率（9600）、校驗(yàn)位（無）、數(shù)據(jù)位（8）、停止位（1），并點(diǎn)擊“打開串口”，如下圖所示，進(jìn)行“串口設(shè)置”。感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介3.傳感器的檢測與配置職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（3）485型傳感器配置--光照傳感器的配置步驟二：勾選HEX文件，且勾上“自動(dòng)發(fā)送檢驗(yàn)位”，校驗(yàn)位算法選擇“CRC16forMODBUS”，

點(diǎn)擊【確定】。如下圖所示：感知設(shè)備檢測與配置感知設(shè)備簡介3.傳感器的檢測與配置職業(yè)目標(biāo)任務(wù)描述與要求任務(wù)小結(jié)任務(wù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐（3）485型傳感器配置--光照傳感器的配置步驟