【Z站推荐】EsDA MPC-ZC1 应用——IoT 监测控制系统（一）

 

本文将基于 MPC-ZC1 工控单板，通过 EsDA 设计工具，分享如何搭建出一个常用的物联网监测控制系统。  简介在大多数嵌入式物联网应用场景中，温度、湿度、电压、电流等基本数据的采集是必不可少的。且需将数据上报至物联网平台，并支持云端远程控制。对于安全性、实时性要求较高的场合，还需要支持本地数据处理和及时响应。本文将基于 MPC-ZC1 工控单板，通过 EsDA 设计工具，搭建出一个常用的物联网监测控制系统。
 前期准备

可通过 EsDA MPC-ZC1 系列文章，掌握 EsDA 开发流程：

• EsDA MPC-ZC1 入门（一）—— 软件安装
• EsDA MPC-ZC1 入门（二）—— LED 控制
• EsDA MPC-ZC1 应用——串口服务器（一）
• EsDA MPC-ZC1 应用——串口服务器（二）

一、项目需求

项目开发前，先对项目需求进行梳理和拆解，主要有以下几点：

采集温湿度数据；

温度异常报警；

数据上报云端物联网平台；

控制风机降温；

接收云端控制命令。

二、业务框图

根据项目需求，大致将系统划分为以下几大模块：

1. 温湿度采集

• 采集环境温湿度；
• 可配置周期性采集。
   

2. 异常警报

可配置警报温度阈值；

输出高温异常警报提示；

输出低温异常警报提示。

3. 云端监控

接入物联网平台；

上报数据至云平台；

接收云平台控制命令；

• 组态设计。

4. 风机降温

• 可配置降温温度阈值；
• 控制风机开关。

 业务开发

一、温湿度采集

本项目选用通用的 RS485 接口温湿度变送器来实现温湿度采集，该设备使用 Modbus RTU 通信协议。AWFlow 集成了通用的 RS485 温湿度变送器节点，包括 modbus_master_rtu 、th_transmitter_in 2个节点。

1. 节点介绍

1.1 modbus_master_rtuModbus RTU 主机（客户端）配置节点，属于隐式节点，不会被显示在画布中，需要配套对应的功能节点一起使用。该节点提供了Modbus RTU 主机通信服务。1.1.1 属性

名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；

显示名称（displayName）： 用于画布上显示的名称；

端口（port）： 用于索引串口设备；

波特率（baudrate）： 串口波特率参数；

数据位（bytesize）： 数据位参数；

校验位（parity）： 串口奇偶校验位参数；

停止位（stopbits）： 串口停止位参数；

响应超时（respond_timeout）： 通信应答超时时间。

* 配置节点（config类型）只存在节点属性，不具备输入输出功能。

1.2 th_transmitter_in

通用 Modbus RTU 温湿度变送器节点，负责读取指定从机设备温湿度数据。1.2.1 属性

名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；

显示名称（displayName）： 用于画布上显示的名称；

modbus配置参数（modbus）： 绑定一个Modbus RTU配置节点；

从机ID（slave_id）： 从机（服务端）地址；

温度寄存器地址（temp_addr）： 温度数据所在的寄存器地址；

湿度寄存器地址（humidity_addr）： 湿度数据所在的寄存器地址；

输出周期（period）： 轮询读取寄存器数据的周期。

1.2.2 输入

* pump类型节点通常不具备数据输入。

1.2.3 输出

• slaveID： 从机（服务端）地址，通常用于后级节点区别设备；
• temperature： 温度数据，float 类型；
• humidity： 湿度数据，float 类型。

1.3 to_json

由于 th_transmitter_in 节点是以 temperature 和 humidity 属性输出数据，不能直接使用 log 节点输出到调试窗口，所以我们通过 to_json 将属性转换成 json 数据进行输出。1.3.1 属性

名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；

显示名称（displayName）： 用于画布上显示的名称；

模板（template）： 可指定字符进行替换操作。

1.3.2 输入

msg： 用于转换的对象
 

1.3.3 输出

payload： 转换后的 json 字符串数据；

payloadType： 数据类型，json；

payloadLength： 数据长度。

2. 采集测试

我们将温湿度数据采集并打印到调试窗口，验证数据的正确性。

2.1 添加节点

添加 th_transmitter_in、to_json、log 节点到画布上。

2.2 配置节点

双击 th_transmitter_in 节点，打开属性面板。

选择 “添加新的 modbus_master_rtu 节点” ，点击编辑配置，进入配置节点属性面板。

端口：Uart1

波特率：9600

数据位：8bits

校验位：None

停止位：1bits

响应时间：0

完成串口参数配置，回到 th_transmitter_in 配置界面。

从机ID：1

温度寄存器地址：0

湿度寄存器地址：1

输出周期：1000

可以看到已经创建了一个新的配置节点，名为 modbus_master_rtu。同时配置传感器从机地址和寄存器地址，点击完成，完成节点配置。
 

* 传感器从机ID、寄存器地址可根据实际产品手册进行配置。

2.3 绘制流图

连接 th_transmitter_in、to_json、log 节点。

2.4 下载验证

确保硬件正确连接。

选择流图下载接口，并点击运行按钮。

完成流图下载，通过调试窗口可以看到读回的传感器数据。

二、异常警报

这里以实现对高温、低温2个阈值的监测，作为异常警报条件，以一个红色LED作为警报提示。此处，需要用到 fscript、led 2个节点来实现异常警报业务。

* fscript、led 节点使用可参考以往教程。

1. 添加节点添加 fscript、led 节点到画布上。

2. 配置节点

双击 fscript 节点，打开属性面板，这里需要配置 Initialize、Function 2个阶段的脚本。

/* 初始化高温预警环境变量 */

global.high_temp = 30

/* 初始化低温预警环境变量 */

global.low_temp = 15

在脚本加载阶段，初始化了2个变量，分别为 high_temp 和 low_temp， 用于保存高温预警和低温预警的温度判定值。

此处使用 global 对象的属性来做为变量，相当于全局的环境变量。后续可以通过其他脚本来访问和修改此2个变量，为后续可以动态修改这2个参数做准备。
 

/* 当温度大于高温阈值 或 低于低温阈值，则属于异常 */

if (msg.temperature >= global.high_temp ||

    msg.temperature <= global.low_temp) {

/* 点亮警报信号 */     

output.payload = 1

} else {

    /* 熄灭报警信号 */

    output.payload = 0

}

脚本运行阶段，通过判断输入的温度值 msg.temperature 是否超过预警值边界，如超过，则向后级节点输出有效预警信号，否则输出无效信号。

led 节点配置为红色LED。

3. 绘制流图

连接 th_transmitter_in、fscript、led节点。

4. 下载验证

选择流图下载接口，并点击运行按钮。

完成流图下载，通过外部暖风机加热周围空气，可以看到温度值逐渐上升。

当超过高温预警值（30℃）时，红色LED被点亮。

三、云端监控

云端监控业务，需要实现 设备接入、上报数据、远程控制 3部分功能。

本项目，选择同为 EsDA 组成部分的 ZWS（ZLG物联网平台） 作为云服务平台。

* 可通过ZLG物联网平台教程 深入学习 ZWS 的应用：

https://www.zlgcloud.com/index.html#/home/service

1. 接入云端
 

登录 https://www.zlgcloud.com/

1.1 ZWS-创建设备

1.1.1 创建设备类型

打开设备类型管理页面。

点击添加类型。

选择 basic 模板，并将新设备类型命名为 iot_mpc_zc1 。

点击确定，完成设备类型的创建。

1.1.2 添加设备

打开设备列表页面。

点击添加设备。

选择新建的 iot_mpc_zc1 类型，并将设备的名称和ID命名为 mpc_zc1_0 。

* 设备名称和设备ID并不一定要一致，此处仅为了方便描述。

点击保存，完成设备添加。

返回设备列表。

可以在设备列表中看到新添加的设备，并且设备处于离线状态。

 

1.2 ZC1-连接云端

接入 ZWS 并上报数据需要使用到 zws_iot、zws_iot_data_out 2个节点。

1.2.1 zws_iot

zws_iot 配置节点，属于隐式节点，不会被显示在画布中，需要配套对应的功能节点一起使用，主要用于配置 ZWS 服务所需参数，并提供与 ZWS 云平台通信的服务

1.2.1.1 属性

名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；

显示名称（displayName）： 用于画布上显示的名称；

是否连接（connection_status）： 使能立即连接；

设备类型（dev_type）：ZWS 三元组-设备类型；

设备ID（dev_id）：ZWS 三元组-设备ID；

设备密钥（dev_secret）：ZWS 三元组-设备密钥；

固件版本（firmware_version）： 设备固件版本，产品自定；

设备心跳周期（keep_alive_interval）： 心跳周期。

* 配置节点（config类型）只存在节点属性，不具备输入输出功能。

1.2.2 zws_iot_data_out

ZWS 数据上报节点，提供ZWS数据点上报服务。

1.2.2.1 属性

• 名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；
• 显示名称（displayName）： 用于画布上显示的名称；
• 设备配置（config）： 绑定一个 zws_iot 配置节点；
• 数据上报方式（output_type）： 选择上报数据方式；
• 目标键值对（key_names）： 指定上报的数据点名称。

1.2.2.2 输入

payload： 当上报方式为 RAW 类型时有效；

其他属性： 当与 key_names 匹配时有效。

① 添加节点

添加 zws_iot_data_out 节点到画布上。

② 配置节点

双击 zws_iot_data_out 节点，打开属性面板。

选择 “添加新的 zws_iot 节点” ，点击编辑配置，进入配置节点属性面板。

是否连接：conncected

设备类型：iot_mpc_zc1

设备ID：mpc_zc1_0

设备密钥：以个人创建的设备密钥为准

* 只需配置立即连接和ZWS三元组（类型、ID、密钥）即可，其他默认。三元组信息必须与云端设备一致。

完成 zws_iot 参数配置，回到 zws_iot_data_out 配置界面。

选择创建的配置 zws_iot，其他参数保持默认。

③ 绘制流图连接 th_transmitter_in、zws_iot_data_out节点。

④ 下载验证

选择流图下载接口，并点击运行按钮。

完成流图下载，等待片刻，可以从ZWS平台看到设备已经上线。

2. 上报数据

ZWS 平台需要配置与设备上报的数据对应的数据点，才能正确展示接收到的数据内容。

2.1 ZWS-添加数据点2.1.1 添加温度数据点打开设备类型页面。点击编辑 iot_mpc_zc1 类型。

点击添加新数据点。

添加温度数据点，点击保存。

2.1.2 添加湿度数据点

继续添加湿度数据点。2.2 ZC1-上报温湿度

要在ZWS云平台正确显示出上报的数据，则需要上报与添加的的数据点匹配的数据。

2.2.1 配置节点

双击 zws_iot_data_out 节点，打开属性面板。

选择 Key_Values 上报方式，同时配置 temperature，humidity 2个键名。
 

* temperature，humidity 键名必须与ZWS数据点一致。2.2.2 下载验证

保存并下载流图。

完成流图下载，等待设备上线。

进入设备详情。

查看实时数据。

可以看到，温度、湿度数据已经可以正确上报。

至此，已经完成了 温湿度采集、异常警报、数据上报 等业务，将在后续章节，继续完成 远程控制、风机降温、云端组态 等业务。

最后整理已完成流图，如下：