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一、项目背景
随着工业物联网技术的快速发展，传统配电室的运维方式已难以满足现代企业对电力系统高可靠性、可视化、远程化管理的需求。某大型制造企业的厂区配电室仍依赖人工巡检和本地SCADA系统，存在以下问题：
· 数据孤岛严重，无法统一上传至能源管理平台；
· 故障响应滞后，无法实现远程预警与快速定位；
· 缺乏历史数据支持，难以进行能耗分析与预测性维护。
为实现配电系统的智能化升级，企业决定引入工业智能网关，对现有控制系统进行非侵入式改造，将现场西门子 S7-1500 PLC 的数据通过MQTT协议上传至云端能源管理平台，实现远程监控与数据分析。
二、设备选型
设备类型 | 品牌与型号 | 功能说明 |
PLC控制器 | 西门子 S7-1500（CPU 1511-1 PN） | 控制配电室内变压器、断路器、电容补偿柜等设备，具备Profinet通信接口 |
工业智能网关 | 远创智控 YC-GR90-S | 支持多协议转换、边缘计算、MQTT上传，具备RS485/网口/4G/WiFi等多种通信方式 |
能源管理平台 | 企业自建MQTT物联网平台 | 支持MQTT协议接入，具备数据可视化、报警管理、能 |
三、系统架构设计
系统采用“三层架构”设计，分别为：
1. 设备层：包括西门子 S7-1500 PLC、多功能电力仪表（如施耐德 PM5350）、温湿度传感器、烟感、水浸等；
2. 通信层：由远创智控 YC-GR90-S 工业智能网关组成，负责协议解析、数据采集、边缘计算与MQTT上传；
3. 平台层：企业私有部署的MQTT物联网平台，接收数据并进行可视化展示、报警推送、能耗分析等。
四、通信协议与数据流程
· PLC协议：西门子 S7-1500 支持Profinet和S7通信协议，本项目中采用S7协议进行数据读取；
· 网关协议支持：YC-GR90-S 内置西门子S7协议驱动，可直接与PLC通信，无需额外编程；
· 上传协议：网关通过MQTT协议将数据以JSON格式上传至平台，支持断点续传、QoS等级设置、TLS加密；
· 数据内容：
o 电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数；
o 断路器状态、故障信号、开关次数；
o 温湿度、烟感、水浸等环境参数；
o 网关自身状态（信号强度、运行时长、缓存数据量等）。
五、实施过程
1. 硬件连接
· 使用网线将 YC-GR90-S 与西门子 PLC 的Profinet接口连接；
· 通过RS485接口接入温湿度传感器、烟感等Modbus RTU设备；
· 网关通过4G网络接入互联网，确保数据稳定上传。
2. 网关配置
· 登录 YC-GR90-S 的Web配置界面，启用S7协议驱动；
· 设置PLC的IP地址（如192.168.1.10）、机架号、槽号；
· 配置数据点表，包括寄存器地址、数据类型、采集周期（如每5秒）；
· 启用MQTT客户端功能，设置服务器地址、端口、用户名密码、发布主题（如配电室/PLC1/数据）；
· 开启边缘计算功能，设置本地缓存时间与断网重传策略。
3. 平台对接
· 在MQTT平台中配置设备ID与主题订阅规则；
· 编写数据解析脚本，将JSON数据转换为平台可识别的结构；
· 设置报警规则，如电流过载、温度超限、通信中断等；
· 构建可视化仪表盘，展示实时数据、历史曲线、能耗趋势。
4. 系统调试
· 检查PLC与网关之间的通信状态，确认数据读取正常；
· 模拟断网情况，验证数据缓存与续传功能；
· 测试平台报警功能，确保短信/微信推送及时准确；
· 进行72小时连续运行测试，系统稳定无丢包。
六、应用效果
· 数据实时性：数据采集周期最短可达1秒，平台延迟<3秒；
· 远程可控性：支持远程启停电容补偿柜、复位报警等操作；
· 故障响应时间：从故障发生到平台报警<30秒，大幅提升处理效率；
七、总结与展望
本案例中，远创智控YC-GR90-S 工业智能网关凭借其多协议支持、边缘计算能力与MQTT上传机制，成功实现了对配电室西门子 S7-1500 PLC 的数据采集与远程监控，帮助企业迈出了配电系统智能化的关键一步。
· （具体内容配置过程及其他相关咨询可联系杨工。）