1 产品简介

1.1 系统应用

本手册内容是以个别产品为例进行说明的，具体情况请以实物为准。

InGateway101系列边缘计算网关是映翰通公司面向工业物联网领域推出的一款尺寸小巧，紧凑型边缘网关。该产品凭借移动运营商部署的4G无线网络，提供随处可得的不间断的互联网接入。它以强大的边缘计算能力、全面的安全性和无线接入服务等特性，实现多达万级的设备联网，为真正意义上的设备信息化提供数据的高速通路。功能上完成现场设备的远程控制、数据优化、实时响应、敏捷连接、智能分析，使“智慧化”工业现场得以实现。

映翰通公司提供一套完备的解决方案，使用户以最小的投入，获得极高的生产运行效率。其典型组网方式如图1-1所示。

图1-1 InGateway101组网方式

1.2 功能说明

IG101系列产品是基于无线蜂窝网的数据通信系统。IG101系列产品基于工业级OpenCPU的智能模组设计，支持GSM/LTE网络制式，硬件资源丰富，外部接口种类齐全，极具性价比。其硬件设计具备良好的可扩展性，能提供多种工业化总线标准的支持，该产品广泛应用于远程/现场数据采集、远程监控、现场控制等多种领域。

主要特点如下：

2 设备安装上电

2.1 发货配件清单

第二步：安装LTE天线

用手轻轻转动金属SMA-J接口可活动部分到不能转动（此时看不到天线连接线外螺纹）即可，不要握住黑色胶套用力拧天线。如图2-2所示。

第三步：端子连接

        IG101的接口定义如下表所示（以标准版为例，不同型号可能存在差异，具体以对应型号产品规格书为准），请根据接线定义连接设备，给设备上电和连线。

表 2‑1 InGateway101 接线定义

请不要在带电情况下进行硬件安装。 设备支持的供电范围为DC 7-38V，供电必须保证电源的稳定性（纹波小于 300mV，并确保瞬间电压不超过 38V），并保证电源功率大于 8W 以上。

IG101提供7个状态指示灯，如图2-3所示，指示灯状态定义如表2-2。

工具名称：InHand IG100 配置工具

安装方法：双击可执行文件，按照默认提示完成安装。

运行环境：   

4 快速配置

4.1 数据转发(支持MODBUS协议）

4.1.1 网络拓扑

应用场景：MODBUS数据采集，通过MQTT协议上云

4.1.2 配置步骤

Step1：安装驱动，用来调试串口

Step2：查看登录配置工具的串口

在PC打开配置工具前，请先确认登录配置工具的串口号，可在PC设备管理查看串口（Type-c接口）的COM号。具体确认方法如下：

 

如图所示，此PC登录配置工具的串口为COM38，连接配置工具时请选择此串口。

Step3：登陆配置工具（默认管理员账号：adm；登陆密码：123456）

PC打开配置工具，单击“连接设备”，在弹出的新对话框中选择串口和串口波特率等串口参数，最后单击“连接”即可。

Step4：设置通信串口（本地串口1）参数

设置通信串口（本地串口1）对应参数，其参数设置要和本串口相连的对端串口参数保持一致。

：此设备不支持1200波特率。

Step5：设置拨号参数

打开“网络设置>>拨号参数设置>>SIM卡1设置”进行参数修改即可。默认参数即公网拨号参数，如客户sim卡无配置要求，则无需更改；若是专线请修改网络接入点名称（APN）、网络拨号用户名/密码。（用户名无法采用中文字符，请用英文字符命名）

Step6：设置NTP参数

打开“网络设置>>NTP参数设置”进行参数修改即可。默认开启NTP服务，服务器即可获取时间并同步。NTP最长可设置360小时，默认1小时。

Step7：MODBUS设备接入

打开“网络设置>>MODBUS相关设置”进行参数修改即可。默认关闭MODBUS功能，需手动点击“打开”后方可进行后续配置。具体参数说明如下：

1. 数据串口：此处默认显示串口1。
2. 响应超时：表示从机/从设备响应超时的时间。默认1000毫秒，意味着1000毫秒内从机无响应，主机将重新发送报文。最低设置10毫秒，具体请按需配置。
3. 发送间隔：表示主机发送报文的间隔时间。默认100毫秒，意味着主机每隔100毫秒发一次报文。
4. 采集周期：表示每轮数据采集完成的时间。采集周期默认60秒，意味着每隔60秒会从第一个从机/从设备开始，重新采集所有从机/从设备的数据。

：采集周期应大于响应超时*测点数量。

Step8：MQTT设备上云

打开“网络设置>>MQTT相关设置”进行参数修改即可。默认关闭MQTT，手动点击“打开”后方可启用MQTT。

1. 服务器地址：设置MQTT服务器地址，可以是域名、ip，客户按实际情况自定义填入。
2. 服务器端口：设置MQTT服务器端口，客户按实际情况自定义填入。
3. 客户端标识：客户端标识是每一个设备特有的，用来识别设备。
4. 用户名、密码：MQTT服务有鉴权功能，账号和密码正确才能订阅和发布消息（可以不设置账号和密码，客户按实际情况选填）。
5. 心跳时间：每隔一个“心跳时间”，即可收到服务器的一次响应，以证明服务器与客户端保持链路畅通，心跳时间默认60秒。
6. 清除会话：清除目前为止采集到的数据。
   

Step9：保存配置

设置好参数后，单击保存配置，重启设备即可生效。

4.2 点表配置

4.2.1 MODBUS点表配置

添加MODBUS点表（上限200个）

打开“点表>>MODBUS”进行添加点表或导入点表即可。如图所示，手动添加或者直接导入均可，手动添加完成或导入完成后请返回上一级，点击“保存点表”，并重新连接设备。

以下为两种添加MODBUS点表方式进行图文讲解，图文仅供参考，具体内容仍需自定义配置。

方式1：逐个添加MODBUS点表

打开“点表>>MODBUS”点击“添加”，依次添加点表即可。如图所示，变量名、设备地址、起始地址等参数，均由客户按需配置。添加完成后请返回上一级，点击“保存点表”，并重新连接设备。

1. 变量名：客户按需填入，变量名只能采用英文定义，例如 若以温度作为参数，应采用temperature1-temperature100。
2. 设备地址：地址码是信息帧的第一个字节（8位），范围0-255，0代表广播地址，1-47代表单机地址。广播时，主站（PLC/工控机/PC等）向总线所有设备发出广播报文，所有从设备都不做应答，因此报文中地址为0。如上图，示例设备地址为1。
3. 功能码：功能码是信息帧的第二个字节。功能码即报文命令，代表主站对从站的操作，读或者写。主机通过功能码告诉从机执行什么动作，从机发送的功能码与主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机进行的操作。默认读线圈0x01，用户可按需配置。不同功能码与数据类型对应表：

4. 起始地址：范围0-65535，起始地址为主站读进来时数据存储的首地址，根据客户的需求进行自定义填写。
5. 数据类型：因不同的功能码及不同的从机而不同。数据区可以是实际数据、状态值、参考地址、数据长度等。

方式2：外部导入MODBUS文件

打开“点表>>MODBUS”进行导入点表即可。如图所示，导入完成后请返回上一级，点击“保存点表”，并重新连接设备。导入后如需重新配置变量名、设备地址、起始地址等参数，请参考上方“方式1：手动添加MODBUS点表”。

4.2.2 MQTT点表配置

MQTT是一个支持客户端-服务器的发布/订阅消息传输的标准通信协议，它使发送消息的客户端（发布者Publisher）与接收消息的客户端（订阅者Subscriber）分离，发布者与订阅者不需要建立直接联系，一个被称为代理（Broker）的中间角色负责所有消息路由和分发的工作。

添加MQTT点表（上限100个）

打开“点表>>MQTT”进行添加点表或导入点表即可。如图所示，手动添加或者直接导入均可，手动添加完成或导入完成后返回上一级，点击“保存点表”，并重新连接设备。

以下为两种添加MQTT点表方式进行图文讲解，图文仅供参考，具体内容仍需自定义配置。

方式1：逐个添加MQTT点表

打开“点表>>MQTT”点击“添加”，依次添加点表即可。如图所示，发布于订阅部分的参数，均由客户按需配置。添加完成后请返回上一级，点击“保存点表”，并重新连接设备。MQTT协议通过网络传输应用消息，应用消息通过MQTT传输时，他们有关联的主题（topic）和服务质量（qos）。具体解释如下：

发布（Publisher）

1. topic：Topic Name，主题名。主题名必须至少包含一个字符，且大小写敏感（ACCOUNTS和Accounts是不同主题名），可包含空格字符和斜杠（/），不能包含null字符。此处客户可按需定义主题名。
2. qos：Quality of Service，服务质量。作用域为发布者的qos和订阅者的qos。IG101暂支持level 0和level 1，level 0代表最多传输一次，Sender（可能是Publisher或者Broker）发送一条消息之后，就不再关心时候发送到对方，也不设置任何重发机制；这意味着如果当时客户端不可用，则会丢失该消息。Level 1代表至少传输一次，包含重发机制；Sender发送消息后等待接收这的ACK，如果没收到ACK则重新发送消息；因此这种模式能保证消息至少能到达一次，但无法保证消息重复。此处客户可按需配置。
3. retain：Retained Message，保留消息。默认为0，清除消息。若设置1，保留消息会驻留在消息服务器，后来的订阅者订阅主题时可以接受到最新一条保留消息。此处客户可按需配置。

           ：IG101暂不支持MQTT订阅模式。

方式2：外部导入MQTT文件

打开“点表>>MQTT”进行导入点表即可。如图所示，导入完成后请返回上一级，点击“保存点表”，并重新连接设备。导入后如需重新配置topic、qos、retain等参数，请参考上方“方式1：手动添加MQTT点表”。

5 模拟MODBUS采集数据转换MQTT上云

5.1 MODBUS相关配置

Step1：MODBUS设备接入 

详见上方4.1.2 配置步骤中的Step7 ——MODBUS设备接入。

Step2：添加MODBUS点表

变量名、设备地址、起始地址等参数，均由客户按需配置。具体参数的含义请参考上方4.2.1 MODBUS点表配置。

Step3：保存MODBUS配置

配置完成后返回上一级，点击保存点表，连续点击“确认”后，重新连接设备。

Step4：调试及验证MODBUS功能

使用MThings连接设备：下载MODBUS调试工具，本次示例中采用软件为MThings，客户可自行网上搜索下载，或使用其他任意调试工具。部分参数应与IG100配置工具中的参数保持一致，添加设备的具体步骤如下图所示。

自定义数值：按照客户需求，自定义数值，部分参数应与IG100配置工具中的参数保持一致。MThings提供友好的数据可视化方法，支持以实际业务格式展示报文数据，传输类型即MODBUS数据协议中定义的类型。

简洁来讲，MODBUS 03功能码的基本数据帧格式为：

主机请求: 地址正确+我要查的寄存器个数+校验；

从机回复: 从机的地址+数据的字节数+数据+校验

上方举例的报文具体解析如下：

主机请求：01 03 00 64 00 01 c5 d5

1. 第一个字节 0x01 是地址域，即通信帧中的地址字段，内容为从机/从设备地址。MODBUS消息帧的地址域包含1个字节（RTU模式）。从设备的地址是0~247（十进制），此时的 0x01表示的十进制数是1，因此表示第1个从设备。
2. 第二个字节 0x03是功能码域（功能码类型与IG100配置工具中自定义的一致），功能码用于表示消息帧的功能。功能码域由1个字节构成，取值范围为1~255（十进制）。从设备根据功能码执行相应的功能，执行完成后在响应消息帧中设置同样的功能码。
3. 第三、四、五、六个字节 0x00  0x64  0x00  0x01是数据域，数据域存放功能码需要操作的具体数据。数据域以字节为单位，长度可变。 0x00  0x64表示起始地址是64，0x00 0x01表示读取的寄存器个数为1。
4. 第七、八个字节 0xc5  0xd5是校验码。在RTU模式中，报文同样包含一个错误校验字段。该字段由16个bit位共两个字节组成。其值基于对全部报文内容执行的循环冗余校验（CRC）计算的结果而来，计算对象包括校验域之前的所有字节。

从机回复：01 03 02 00 32 39 91

A. 0x01确认从机地址确实为01。

B. 0x03表示MODBUS 03功能码，同查询报文。

C. 0x02表示数据长度，即后面数据的字节数。因为一个寄存器有2个字节，所以后面的字节数一定是2*查询的寄存器个数。

D. 0x00 0x32表示32个字节。

E. 0x39 0x01表示CRC校验码。

Step1：MQTT设备上云

详见上方4.1.2 配置步骤中的Step8 ——MQTT设备上云。

Step2：添加MQTT点表

详见上方4.2.2 MQTT配置步骤中的Step2：添加MQTT点表。

Step3：保存MQTT配置

配置完成后返回上一级，点击保存点表，连续点击“确认”后，重新连接设备。

Step4：调试及验证MQTT功能

使用工具MQTT X：下载MQTT客户端工具，本次示例中采用软件为MQTT X，客户可自行网上搜索下载，或使用其他任意调试工具。部分参数应与IG100配置工具中的参数保持一致，具体步骤如下图所示。

使用工具MQTT进行连接，需要用到的参数如下图，应均与IG100中的参数内容保持一致。设置好参数后点击右上角“连接”。

连接成功后，点击“添加订阅”，自定义配置，部分参数需与IG100配置工具中的内容保持一致。

确保MQTT X保持连接状态，同时也确保IG100配置工具也保持着连接状态。即可等待接收消息。

附录

抓取IG日志

在进行排查问题时，有些时候需要长时间抓取设备的运行日志，因为IG存储空间较小，此时我们可以考虑借助其他软件来抓取我们的IG日志。本次示例中采用软件为SecureCRT，客户可自行网上搜索下载，或使用其他任意串口工具。

首先连接IG与PC，打开IG 配置工具

Step1：打开IG调试模式，如图1所示。

图 1

Step2:设置保存日志文件名

配置好IG100 tool 后断开连接设备

打开Secure CRT，文件—>会话日志—>取一个文件名字—>保存，如图2、图3所示。

图 2

图 3

Step3:连接IG

选择相应串口，配置与IG一致的串口参数，点击连接

Step4:保存日志

抓取完日志点击结束保存，再次点击 “会话日志”

图 5

常见故障处理

1）IG101_STD上电后，频繁重启

故障排查：

1.检查设备是否能拨号上网；

2.请确认IG是否正确插入UIM/SIM/USIM卡；

3.请确认UIM/SIM/USIM卡是否被欠费停机，或者卡损坏；

4.拨号参数（如拨号号码，接入点参数，账号，密码）是否填写正确；

5.检查无线网络信号质量，是否低于20，同样也把IG发到信号较好的地方再次上电查看；

6.检查给IG供电的电源电压是否正常。

2）IG101_STD上电后电源指示灯不亮

故障排查：

1.请确认已经将IG与电源转换器连接牢固；

2.请检查IG的电源转换器是否输出满足7V DC～38V DC的直流电压；

3.有可能IG的内部灯烧坏，请尽快与映翰通公司的销售代表取得联系。

3）无法对IG101_STD进行配置

故障排查：

1.请检查串口电缆，并检查PC串口是否正常，设置软件所选端口是否正确；

2.提供电源为7V DC～38V DC；极性是否正确。

4）无法对IG100设备进行串口升级

故障排查：

1.请检查串口电缆，并检查PC串口是否正常，设置软件所选端口是否正确；

2.提供电源为7V DC～38V DC；极性是否正确。