一種基于邊緣網關的水暖汽控制遠程微信監控報警系統改造

陳長昊

（青島啤酒武威有限責任公司）

0 引言

邊緣網關作為一種集邊緣計算、通信管理、本地可視化等多種前沿科技為一體的產品，通過生產數據進行解析、封裝和本地處理；通過邊緣云對數據進行分流，可有效提升改善工廠能源供應系統的關鍵報警參數的分析實時監控，預警報警功能，通過網絡聯接、協議轉換和云計算存儲［1］等功能實現工控內網系統與外網微信小程序的鏈接，提供輕量化的變量聯接管理、數據報警監控及實時曲線分析及應用管理功能［2］。

1 管理現狀

某公司鍋爐房供能設備現有供水、采暖、蒸汽三組系統機組，通過采用一套西門子WINCC 7.4組態軟件對上述子系統實現現場無人化集中控制及監控，該系統上位機雖具備完善的監控報警功能，但依然無法做到全時段、全區域地及時通知關聯人員，尤其是外供蒸汽及供水壓力出現異常時，無法第一時間通知應急檢修人員，需通過值班室監控人員逐級電話通知，存在一定時滯性與管理風險。

2 設備系統選型

通過相關產品資料信息了解到一些國內相關科技公司開發的邊緣網關產品，結合系統開發完整度、兼容性以及綜合比較價格，最終選定上海霜蟬信息科技有限公司開發的SC-GN980邊緣網關系統。

3 霜蟬云管理系統方案

3.1 系統硬軟件配置

（1）邊緣網關SC-GN980-G

如圖1所示，支持基于OpcClient OPC服務器的硬件模塊，支持1路WAN口、1路LAN口，及4G、串口通信，支持PLC、OPC連接，最大支持1000個變量點數采集，網絡同時支持16路設備接入，供電范圍DC9～48V寬電壓輸入，工作溫度－2～75℃，支持本地OPC采集上傳、協議解析、加密傳輸，同時支持本地數據處理、報警動作支持短信、微信推送等功能。

圖1 SC-GN980-G邊緣網關

（2）工控服務器

利用某公司現有水暖汽供應工控上位機系統（已預裝WINCC7.4）搭建OPC服務器。

（3）OPC Client 4.2.1.68

OPC軟件如圖2所示。用于支持WINCC7.4變量的連接、收集。

圖2 OPC Client軟件界面

（4）SC-GNConfig 4.0.6.0

邊緣網關SC-GN980-G后臺管理軟件如圖3所示，用于硬件及通訊地址、變量及工業云的配置，由網關廠家供方提供。

圖3 SC-GNConfi管理軟件

（5）霜蟬工業互聯云

通過電腦瀏覽器登錄對電腦端及手機微信端的畫面進行組態配置，及畫面顯示登錄窗口，如圖4所示。

圖4 霜蟬工業云登錄窗口

（6）微信

報警及組態畫面顯示用戶終端

3.2 系統的現場安裝調試

（1）邊緣網關位置的確定

邊緣網關需兼顧24V供電的需求及同時兼顧方便WAN、LAN網接入的位置，將該設備最終確定安裝在公司工程部集中控制室與LAN網交換機較近的位置。

（2）申請賬戶

在霜蟬工業云官方網站進行賬號的注冊，通過聯系霜蟬售后進行通過。

（3）添加項目

賬號申請通過后，通過登錄霜蟬云頁面，點擊項目中心，添加項目：青啤武威工程部集中控制報警系統。

（4）硬件連接

在上位機下載并安裝登錄SC-GNConfig 4.0.6.0軟件，賬號密碼與上述相同，將WINCC服務器上位機的網口與邊緣網關的LAN口直接相連后，通過修改上位機網口IP與邊緣網關默認初始IP在同一網段并連接成功后進行硬件網關配置修改。將LAN口IP地址修改為與上位機交換機IP同一網段。并在LAN口配置中開啟路由功能。最后同樣將WAN口IP配置信息配置到位確保外網通信正常。上述所有操作再次確認無誤后將配置點擊下載至BOX。這樣就保證了上位機服務器—交換機—邊緣網關—外網—微信的硬件通信鏈接，最后分別通過上位機對鏈路各硬件IP執行PING命令，測試網絡是否通信正常。

（5）變量添加

在服務器下載并安裝廠家提供的OPC Client軟件，通過添加WINCC7.4軟件的OPC鏈路，選擇并添加需要的相關變量，通訊測試成功后導出一個*.mnopc的文件，并將該文件載入到SC-GNConfig軟件BOX1項目工程中的LAN口下，并建立一個名為“jzkz”的變量文件。這樣就將WINCC的相關變量導入到了SC-GNConfig軟件中。

（6）聯機操作

將導入的變量文件點擊軟件上部的保存按鈕將項目保存至相關文件夾后，點擊下載至BOX按鈕，這樣就已經將變量信息下載至邊緣網關內部，點擊監視并輸入LAN口IP地址進行數據監視，變量狀態顯示good即變量通訊測試成功。再點擊上傳至云端按鈕將所有變量數據同步至霜蟬工業云的云端服務器。

（7）繪制組態

用前面申請的賬號通過上位機瀏覽器，登錄并進入霜蟬工業云，通過左邊菜單欄進行相關項目信息的配置后，點擊項目中心進行具體的項目內容組態，如圖5所示，此處僅對手機端畫面進行組態（具體過程在此不再贅述）。并在手機微信公眾號搜索添加霜蟬工業云公眾號，賬號密碼同上，進入項目后，檢查并測試上述組態畫面的具體運行情況及變量顯示是否與上位機WINCC中的變量狀態同步。

圖5 組態畫面

（8）添加報警信息

變量組態測試完成后，返回SC-GNConfig軟件，點擊需要添加報警信息的變量，彈出一個編輯變量窗口，點擊報警配置，設定需要添加的報警內容及報警上下限等信息。

（9）手機端查看測試

在霜蟬工業云網頁端企業管理菜單欄下添加企業及用戶信息，設定需要推送報警信息的管理用戶賦予相關權限后，用戶即可在小程序通過個人賬號密碼登錄手機端頁面進行組態內容的查看，當變量報警內容觸發后，即可通過微信信息推送至個人微信的聊天窗口進行快速查閱及通知相關人員進行快速處置，如圖6所示。

圖6 手機端報警推送窗口

4 改造后的優越性

該系統自2022年1月投用以來，運行穩定，展示出多方面的優越性。

1）操作人員的參數照片點檢無需至現場挨個拍照再上傳至工廠管理微信群，相關管理人員可隨時在手機小程序端實時查詢設備的運行數據及狀態，如圖7所示。

圖7 手機端畫面監視窗口

2）在手機端增加畫面組態，可以很直觀地顯示設備的運行狀態，并能夠在微信及時推送設備報警信息，提高現場設備故障處置的及時性。

3）邊緣網關模塊及相關系統提供了大量二次開發應用模塊，增加了數據的二次開發性和穿透性，不占用原工控系統，有效地實現了數據的開發分流，其提供的云存儲不占用公司服務器內存，方便實現對各數據參數曲線的查閱等功能，如圖8所示。

圖8 手機端歷史曲線查看

4）開發者可以利用該系統繼續開發深挖改造公司現有工控系統及能源管理系統，為后續的數據監視、報警網絡開發打下良好的基礎。

5 結束語

該系統開發投資成本不大，卻提供了很多設備遠程微信監控報警等功能，可推廣到各制造企業進行相關管理運營工作。