一种基于边缘网关的水暖汽控制远程微信监控报警系统改造

陈长昊

（青岛啤酒武威有限责任公司）

0 引言

边缘网关作为一种集边缘计算、通信管理、本地可视化等多种前沿科技为一体的产品，通过生产数据进行解析、封装和本地处理；通过边缘云对数据进行分流，可有效提升改善工厂能源供应系统的关键报警参数的分析实时监控，预警报警功能，通过网络联接、协议转换和云计算存储［1］等功能实现工控内网系统与外网微信小程序的链接，提供轻量化的变量联接管理、数据报警监控及实时曲线分析及应用管理功能［2］。

1 管理现状

某公司锅炉房供能设备现有供水、采暖、蒸汽三组系统机组，通过采用一套西门子WINCC 7.4组态软件对上述子系统实现现场无人化集中控制及监控，该系统上位机虽具备完善的监控报警功能，但依然无法做到全时段、全区域地及时通知关联人员，尤其是外供蒸汽及供水压力出现异常时，无法第一时间通知应急检修人员，需通过值班室监控人员逐级电话通知，存在一定时滞性与管理风险。

2 设备系统选型

通过相关产品资料信息了解到一些国内相关科技公司开发的边缘网关产品，结合系统开发完整度、兼容性以及综合比较价格，最终选定上海霜蝉信息科技有限公司开发的SC-GN980边缘网关系统。

3 霜蝉云管理系统方案

3.1 系统硬软件配置

（1）边缘网关SC-GN980-G

如图1所示，支持基于OpcClient OPC服务器的硬件模块，支持1路WAN口、1路LAN口，及4G、串口通信，支持PLC、OPC连接，最大支持1000个变量点数采集，网络同时支持16路设备接入，供电范围DC9～48V宽电压输入，工作温度－2～75℃，支持本地OPC采集上传、协议解析、加密传输，同时支持本地数据处理、报警动作支持短信、微信推送等功能。

图1 SC-GN980-G边缘网关

（2）工控服务器

利用某公司现有水暖汽供应工控上位机系统（已预装WINCC7.4）搭建OPC服务器。

（3）OPC Client 4.2.1.68

OPC软件如图2所示。用于支持WINCC7.4变量的连接、收集。

图2 OPC Client软件界面

（4）SC-GNConfig 4.0.6.0

边缘网关SC-GN980-G后台管理软件如图3所示，用于硬件及通讯地址、变量及工业云的配置，由网关厂家供方提供。

图3 SC-GNConfi管理软件

（5）霜蝉工业互联云

通过电脑浏览器登录对电脑端及手机微信端的画面进行组态配置，及画面显示登录窗口，如图4所示。

图4 霜蝉工业云登录窗口

（6）微信

报警及组态画面显示用户终端

3.2 系统的现场安装调试

（1）边缘网关位置的确定

边缘网关需兼顾24V供电的需求及同时兼顾方便WAN、LAN网接入的位置，将该设备最终确定安装在公司工程部集中控制室与LAN网交换机较近的位置。

（2）申请账户

在霜蝉工业云官方网站进行账号的注册，通过联系霜蝉售后进行通过。

（3）添加项目

账号申请通过后，通过登录霜蝉云页面，点击项目中心，添加项目：青啤武威工程部集中控制报警系统。

（4）硬件连接

在上位机下载并安装登录SC-GNConfig 4.0.6.0软件，账号密码与上述相同，将WINCC服务器上位机的网口与边缘网关的LAN口直接相连后，通过修改上位机网口IP与边缘网关默认初始IP在同一网段并连接成功后进行硬件网关配置修改。将LAN口IP地址修改为与上位机交换机IP同一网段。并在LAN口配置中开启路由功能。最后同样将WAN口IP配置信息配置到位确保外网通信正常。上述所有操作再次确认无误后将配置点击下载至BOX。这样就保证了上位机服务器—交换机—边缘网关—外网—微信的硬件通信链接，最后分别通过上位机对链路各硬件IP执行PING命令，测试网络是否通信正常。

（5）变量添加

在服务器下载并安装厂家提供的OPC Client软件，通过添加WINCC7.4软件的OPC链路，选择并添加需要的相关变量，通讯测试成功后导出一个*.mnopc的文件，并将该文件载入到SC-GNConfig软件BOX1项目工程中的LAN口下，并建立一个名为“jzkz”的变量文件。这样就将WINCC的相关变量导入到了SC-GNConfig软件中。

（6）联机操作

将导入的变量文件点击软件上部的保存按钮将项目保存至相关文件夹后，点击下载至BOX按钮，这样就已经将变量信息下载至边缘网关内部，点击监视并输入LAN口IP地址进行数据监视，变量状态显示good即变量通讯测试成功。再点击上传至云端按钮将所有变量数据同步至霜蝉工业云的云端服务器。

（7）绘制组态

用前面申请的账号通过上位机浏览器，登录并进入霜蝉工业云，通过左边菜单栏进行相关项目信息的配置后，点击项目中心进行具体的项目内容组态，如图5所示，此处仅对手机端画面进行组态（具体过程在此不再赘述）。并在手机微信公众号搜索添加霜蝉工业云公众号，账号密码同上，进入项目后，检查并测试上述组态画面的具体运行情况及变量显示是否与上位机WINCC中的变量状态同步。

图5 组态画面

（8）添加报警信息

变量组态测试完成后，返回SC-GNConfig软件，点击需要添加报警信息的变量，弹出一个编辑变量窗口，点击报警配置，设定需要添加的报警内容及报警上下限等信息。

（9）手机端查看测试

在霜蝉工业云网页端企业管理菜单栏下添加企业及用户信息，设定需要推送报警信息的管理用户赋予相关权限后，用户即可在小程序通过个人账号密码登录手机端页面进行组态内容的查看，当变量报警内容触发后，即可通过微信信息推送至个人微信的聊天窗口进行快速查阅及通知相关人员进行快速处置，如图6所示。

图6 手机端报警推送窗口

4 改造后的优越性

该系统自2022年1月投用以来，运行稳定，展示出多方面的优越性。

1）操作人员的参数照片点检无需至现场挨个拍照再上传至工厂管理微信群，相关管理人员可随时在手机小程序端实时查询设备的运行数据及状态，如图7所示。

图7 手机端画面监视窗口

2）在手机端增加画面组态，可以很直观地显示设备的运行状态，并能够在微信及时推送设备报警信息，提高现场设备故障处置的及时性。

3）边缘网关模块及相关系统提供了大量二次开发应用模块，增加了数据的二次开发性和穿透性，不占用原工控系统，有效地实现了数据的开发分流，其提供的云存储不占用公司服务器内存，方便实现对各数据参数曲线的查阅等功能，如图8所示。

图8 手机端历史曲线查看

4）开发者可以利用该系统继续开发深挖改造公司现有工控系统及能源管理系统，为后续的数据监视、报警网络开发打下良好的基础。

5 结束语

该系统开发投资成本不大，却提供了很多设备远程微信监控报警等功能，可推广到各制造企业进行相关管理运营工作。