某生產企業世界500強的集團能源管控平臺項目建設，通過專線網絡實現異地廠區數據集成，每個終端能源儀表都有IP地址，總共有1000多臺能源表計，總共有將過10000個數據點。在集團端部署iNeuOS工業互聯網操作系統，終端能源表計采用Modbus（Slave）協議，集團平臺主動網絡連接終端能源表計，進行實時數據采集。

1. 概述

2. 通訊原理

3. 參數配置

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 1.   概述

　　某生產企業世界500強的集團能源管控平臺項目建設，通過專線網絡實現異地廠區數據集成，每個終端能源儀表都有IP地址，總共有1000多臺能源表計，總共有將近10000個數據點。在集團端部署iNeuOS工業互聯網操作系統，終端能源表計采用Modbus（Slave）協議，集團平臺主動網絡連接終端能源表計，進行實時數據采集。結構示意，如下圖：

　　但是，隨著不斷有接入的廠區能源表計，也出現一些現象：（1）設備采集數據順序不一致；（2）數據采集不及時。

2.   通訊原理

　　工業領域的平臺肯定是一個實時系統，使用iNeuOS進行數據采集，與其他系統不太一樣，其他系統數據采集驅動一般包括IO的操作，這種方式很難應對復雜的應用場景。iNeuOS系統的數據采集驅動只負責協議驅動的解析、數據處理、觸發反向控制，至于通訊機制和IO操作有專門的服務實例調度器和IO管理器來負責，這樣設計的好處是：（1）適用于各種通訊應用場景，例如：4G、DTU、固定或不固定IP等等；（2）支持高并發數據交互，例如云平臺建設；（3）系統更穩定、更健壯，不會因為某項異常影響其他儀表通訊。整體框架，如下圖：

        基于iNeuOS核心框架結合集團能源管控平臺的設備數量抽象出來的通訊原理如下圖：

 　　 iNeuOS包括多個服務調度實例，一個服務調度實例包括多個IO控制器，IO控制器中包括多個儀表，那么服務調度實例和IO控制器的多少是根據實際現場情況設置的，所以要提高儀表的數據采集效率，是在服務調度實例和IO控制器中進行設置，同時考慮到Modbus通訊協議機制本身是應答模式，請求數據命令與返回數據之間有間隔中斷時間。

　　在《物聯網軟件架構設計與實現》書中主要就是介紹這些內容。

3.   參數配置

　　該項目案例提高數據采集效率，可以通過合理配置服務實例、控制模型、間隔時間和控制分組來實現。

（1）   服務實例的配置

　　服務實例配置原則：一個廠區配置一個服務實例、一類儀表設置一個服務實例、同一個數據采集周期配置一個服務實例等，根據現場數據采集的實際需求平衡負載配置相應的服務實例。配置如下圖：

 （2）   控制模型的配置

　　根據該案例的實際情況，每個終端能源儀表都有獨立IP地址，總共有1000多臺能源表計，可以考慮把控制模型設置成并發模型（Parallel）。如下圖：

 　　因為網絡通訊是全雙工，采用并發控制模型表示：在當前服務實例下，一次性并發向儀表發送請求命令，進行異步接收返回的數據信息。這就比每個設備輪詢發送請求命令->等待數據->接收數據同步模型要更高效率。并發控制模型示意，如下圖：

 （3）   間隔時間的配置

　　一個IO控制器中至少有一臺設備驅動，在并發控制模型下可以設置并發間隔（每次集中發送請求命令的間隔時間）和并發設備間隔（每個設置驅動之間發送請求命令的間隔時間）來提高儀表數據采集效率。配置如下圖：

 （4）   控制分組的配置

　　在服務實例下可以設置采集設備的邏輯分組，每一個分組獨立進行數據采集的任務調度。如果每一臺設備都設置不同的控制分組名稱則表示一個IO控制器只負責一臺設備進行數據采集，這樣適合高頻數據采集。配置如下圖：

    　通過上述的配置，每臺儀表采集數據的周期計算公式為：數據點采集周期時間=并發間隔+并發設備間隔*控制分組里的設備數量，如果一臺設備中存在讀取多個數據點的命令，那么存在一定誤差，但是不會太大。

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