[发明专利]一种基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法

说明书

本发明公开了一种基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法，属于信息技术领域，主要包括PLC和树莓派的连接，传感器和树莓派的连接，摄像头和树莓派的连接，收集采集的数据，加密传输采集到的数据，接收数据和数据解密。本发明是PLC和树莓派的连接通过RS485转TTL芯片连接，摄像头和传感器的连接采用普通的助棒线即可，在加解密过程中采用DES算法来进行加解密。本发明采用树莓派作为信息中转的设备，能够存储大容量的数据；可以同时接受PLC、传感器、视频的数据，功能强大；上位机与树莓派之间通过网线传输，传输稳定，传输成本低，并且可以在恶劣环境下工作；接受到的数据写成动态链接库的形式，便于上位机的书写，使上位机软件有更好的灵活性。

技术领域

本发明属于信息技术领域，特别涉及一种基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法。

背景技术

目前西门子PLC的数据采集主要是通过西门子公司特制的编程线或者在PLC上面外加通信模块，然后上位机使用西门子公司特定的软件来实现的。整个过程无法适用于长距离作业。并且在工业中，常常会遇到一些特殊的状况，比如环境，天气等很多不确定因素，这往往会造成很大的额外开销，另外软件只能使用西门子的特定软件，不利于后期功能模块的添加。

无锡北辰公司的产品BC-Net是一个以太网数据通讯的通讯模块，PLC的数据经过这个模块后，通过协议模块内的芯片进行特定的转换变成TCP/IP数据，并且将这个数据传送给上位机。上位机可以通过编程实现对PLC数据的采集，以及修改。但该方法主要存在以下问题：

（1）数据在传输过程中没有进过加密处理，有的数据是机密数据，如果攻击者截获这些数据会造成很大的危害；

（2）产品功能单一，只是用来针对特定的一个硬件的，比如说PPI的只对应西门子PLCS-200类型；

（3）没有预留一些模块，不利于产品的扩展。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种基于树莓派的工业数据的交换方法，解决数据在传输过程中可能被截获，产品功能单一等问题。

技术方案：一种基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法，包括PLC、树莓派、摄像头、传感器和上位机，上位机通过以太网实时地接收数据，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将西门子PLC S-200通过一根RS485转TTL信号的线连接到树莓派上；

（2）将传感器和摄像头通过助棒线接到树莓派上；

（3）在树莓派中通过python语言编写程序接收到不同的数据，树莓派和PLC S-200之间使用PPI协议进行编写；

（4）树莓派通过网线与上位机连接；

（5）树莓派利用python语言将接收到的数据封装为TCP报文，并且加密传输；

（6）调用编写的动态链接库，上位机接收树莓派的数据，对数据先进行解密，然后再解析，最后显示出来。

进一步的，上述的基于树莓派的高效安全的工业物联网数据交换方法，所述PLC和树莓派的连接，摄像头和树莓派的连接，传感器和树莓派的连接以及上位机与树莓派的连接包括如下步骤：

（1）将RS485转TTL芯片的RS485头连接在PLC上，TTL端分别与树莓派串口的电源端和GND端连接，接收数据端和发送数据端连接；

（2）将摄像头模块的一个引脚接到树莓派的GPIO口上，摄像头的电源接到树莓派的电源上；

（3）将每一个传感器的引脚接到树莓派上，开关量接到GPIO端口，模拟量先接MCP3008芯片再接SPI端口，然后将传感器的电源接到树莓派的电源上；