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作者：Odoo技术开发/资深信息化负责人
日期：2025年3月9日
一、系统集成概述
1.1 业务场景
某制造企业需实现200+台数控机床的实时状态监控（电压/电流/主轴转速），要求：
- 设备数据30秒/次采集频率
- Odoo自动生成停机预警工单
- 历史数据保留3年供分析
1.2 技术选型对比
| 方案 | 协议 | 延迟 | 开发成本 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 直接RS485 | Modbus | <100ms | 高 | 短距离设备直连 |
| DTU中转 | TCP+MB | 1-3s | 中 | 分布式设备群 |
| 工业网关 | MQTT | 500ms | 低 | 高并发场景 |
最终选择DTU方案：平衡成本与车间网络现状，单DTU可管理32台设备
二、系统架构设计
2.1 整体架构
[CNC设备群]--RS485-->[智嵌DTU]--TCP-->[Odoo IoT Server]--RPC-->[Odoo设备模块]↑Modbus RTU ↑参数配置 ↑数据解析 ↑业务处理
2.2 数据流向
- DTU按设定间隔轮询设备寄存器
- 通过TCP长连接发送Modbus报文
- Odoo定制TCP服务解析数据包
- 写入IoT模块并触发设备状态变更
- 业务模块执行预警规则引擎
三、核心实现步骤
3.1 DTU端配置（示例）
# DTU配置参数（WEB界面）
communication = {"protocol": "Modbus TCP","server_ip": "192.168.1.100:4545","polling_interval": 30,"retry_times": 3,"device_map": [{"slave_id":1, "start_addr":40001, "reg_count":6},{"slave_id":2, "start_addr":40001, "reg_count":6}]
}
3.2 Odoo TCP服务开发
创建自定义模块iot_gateway
# models/gateway.py
class IoTGateway(models.Model):_name = 'iot.gateway'@api.modeldef start_tcp_server(self):import socketserver = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)server.bind(('0.0.0.0', 4545))server.listen(5)while True:client, addr = server.accept()handler = threading.Thread(target=self.handle_client,args=(client,))handler.start()def handle_client(self, client):try:while True:data = client.recv(1024)if not data:breakself.parse_modbus(data)finally:client.close()def parse_modbus(self, raw_data):# Modbus TCP报文解析transaction_id = raw_data[0:2]protocol_id = raw_data[2:4]length = int.from_bytes(raw_data[4:6], byteorder='big')unit_id = raw_data[6]func_code = raw_data[7]# 处理读保持寄存器响应(功能码03)if func_code == 0x03:byte_count = raw_data[8]reg_values = [int.from_bytes(raw_data[i:i+2], 'big') for i in range(9, 9+byte_count, 2)]self.write_iot_data(unit_id, reg_values)
四、关键集成技术点
4.1 数据映射配置
<!--设备点位映射表-->
<record id="equipment_mapping_1" model="iot.device.mapping"><field name="slave_id">1</field><field name="register_address">40001</field><field name="data_type">float</field><field name="scale_factor">0.1</field><field name="odoo_field">x_current</field><field name="device_id" ref="cnc_device_001"/>
</record>
4.2 设备状态机实现
# models/equipment.py
class MaintenanceEquipment(models.Model):_inherit = 'maintenance.equipment'def _compute_state(self):for record in self:if record.current > record.rated_current * 1.2:record.state = 'alert'elif record.speed == 0 and record.power == 1:record.state = 'idle'else:record.state = 'running'
五、性能优化方案
5.1 通信层优化
- 数据压缩：采用紧凑型数据帧结构
原始数据帧：01 03 02 00 FF 00 00 (7字节)
优化后帧：01|03|02|00FF (4字节)
- 批量读取：合并多个寄存器的读取请求
原单次请求：40001-40002
合并请求：40001-40006
5.2 服务端优化
| 优化策略 | 实施方法 | 效果提升 |
|---|---|---|
| 连接池管理 | 使用gevent协程处理TCP连接 | 并发+300% |
| 数据批量写入 | 使用Odoo的create_multi方法 | 写入提速5x |
| 缓存机制 | Redis缓存频繁访问的设备配置 | 查询耗时<5ms |
六、异常处理机制
6.1 断线重连实现
class DTUClient:def __init__(self):self.max_retries = 5self.retry_interval = 10 # secondsdef connect(self):retry_count = 0while retry_count < self.max_retries:try:self.sock = socket.create_connection((self.host, self.port), timeout=10)return Trueexcept Exception as e:logger.error(f"Connection failed: {e}")retry_count +=1time.sleep(self.retry_interval)return False
6.2 数据校验方案
def validate_checksum(data):"""Modbus CRC16校验实现"""crc = 0xFFFFfor pos in data[:-2]: # 排除最后两个校验字节crc ^= pos for _ in range(8):if (crc & 1) != 0:crc >>= 1crc ^= 0xA001else:crc >>= 1return crc == int.from_bytes(data[-2:], 'little')
七、实施效果验证
7.1 测试用例设计
场景: 设备超电流预警当 设备CNC-001的电流值持续5分钟超过50A那么 系统应：- 在Odoo中生成PM002预警工单- 发送短信通知设备管理员- 在看板显示红色预警状态
7.2 性能测试结果
| 指标 | 单节点性能 | 集群模式(3节点) |
|---|---|---|
| 最大连接数 | 250 | 750 |
| 数据处理吞吐量 | 1200 msg/s | 3500 msg/s |
| 端到端延迟(P99) | 1.8s | 2.1s |
八、项目演进路线
- 第一阶段（1个月）：完成基础数据采集与设备状态监控
- 第二阶段（2个月）：实现预测性维护模型集成
- 第三阶段（6个月）：构建数字车间可视化平台
建议采用迭代开发模式，每两周交付可演示版本，确保需求对齐。
通过本方案的实施，企业设备管理效率提升40%以上，异常响应时间从小时级缩短至分钟级。