【摘要】：隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展,工業(yè)現(xiàn)場對于監(jiān)控系統(tǒng)的要求越來越高,各種先進的計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)越來越多的出現(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場。工業(yè)現(xiàn)場通常采用觸摸屏或電腦來實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)線的可視化監(jiān)控,這種基于C/S模式的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛,而基于B/S模式的監(jiān)控系統(tǒng)憑借其優(yōu)勢開始逐漸應(yīng)用于智能家居、遠程醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、電力系統(tǒng)等場合。在此,本文提出了一種應(yīng)用于工業(yè)自動化的Web監(jiān)控系統(tǒng),并根據(jù)實際需求進行研究與實現(xiàn)。首先研究了工業(yè)現(xiàn)場常用的通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控系統(tǒng)的軟件模式,分析對比三種基于B/S模式的監(jiān)控系統(tǒng),并選擇嵌入式Web服務(wù)器來實現(xiàn)工業(yè)Web監(jiān)控系統(tǒng)。通過分析工業(yè)Web監(jiān)控系統(tǒng)的需求,明確了系統(tǒng)需要實現(xiàn)的監(jiān)控功能、歷史數(shù)據(jù)存儲和查詢功能以及對系統(tǒng)實時性和安全性的考慮,并根據(jù)需求設(shè)計系統(tǒng)總體方案。以S3C2440處理器為核心,設(shè)計工業(yè)Web監(jiān)控系統(tǒng)ARM板的相關(guān)硬件電路,包括基礎(chǔ)功能模塊、存儲模塊以及通信模塊。然后在ARM板上移植嵌入式Linux操作系統(tǒng),包括Bootloader、Linux內(nèi)核及根文件系統(tǒng)的移植。根據(jù)系統(tǒng)需要使用的設(shè)備設(shè)計并移植了RS485驅(qū)動、DM9000網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動、USB HOST驅(qū)動及RT3070 Wi-Fi驅(qū)動,完成了SQLite數(shù)據(jù)庫和Boa服務(wù)器的移植,并實現(xiàn)SQLite的訪問,將RS485通信讀取的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中,編寫CGI程序?qū)崿F(xiàn)Boa服務(wù)器與SQLite數(shù)據(jù)庫的連接。歷史數(shù)據(jù)對于工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的作用,考慮到嵌入式系統(tǒng)的存儲空間有限,本文將采用數(shù)據(jù)壓縮算法來處理歷史數(shù)據(jù)。本文首先對有損壓縮算法中常用的SDT算法和DP算法進行分析和對比,得出SDT算法更適合用于本系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的壓縮。然后對SDT算法進行改進和性能分析,改進后的SDT算法壓縮效果獲得了較大的提升,且壓縮時間和平均誤差只有較少的增長。最后,對比分析常用的無損壓縮算法,并選擇綜合性能最優(yōu)的LZW算法,完成對歷史數(shù)據(jù)的二次壓縮。數(shù)據(jù)壓縮算法的應(yīng)用不僅減輕了Web服務(wù)器的負(fù)擔(dān),也起到數(shù)據(jù)加密的作用,保障了存儲在SD卡中歷史數(shù)據(jù)的安全性。最后將本系統(tǒng)應(yīng)用于鋼絲熱處理生產(chǎn)線,完成ARM板與現(xiàn)場S7-200 PLC的MODBUS RTU通信,設(shè)計了鋼絲熱處理Web監(jiān)控網(wǎng)頁,實現(xiàn)對現(xiàn)場相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)的Web監(jiān)控及歷史數(shù)據(jù)或曲線的查詢。同時在系統(tǒng)中加入了Linux多線程技術(shù),保障了系統(tǒng)的實時性。實踐證明該系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠,可以滿足Web監(jiān)控的需求。
【圖文】：

結(jié)構(gòu)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，Web 瀏覽器通過網(wǎng)頁完成與用戶的交經(jīng)無法滿足工業(yè)監(jiān)控的要求，這就需要動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)通過 We數(shù)據(jù)實時地生成 Web 頁面。早期的動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)主要采用 CGI如今主流的動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)有 PHP、ASP、JSP[18]。如圖 1.2 所通過 HTTP（超文本傳輸協(xié)議）協(xié)議將信息發(fā)送至 Web 服務(wù)器主機通信接口進行監(jiān)控，以數(shù)據(jù)庫的中間件和接口技術(shù)為基礎(chǔ)序（如 HTML、XML 等）和數(shù)據(jù)庫的連接，發(fā)送 SQL 命令給令執(zhí)行的結(jié)果，以 HTML 代碼格式或相應(yīng)的腳本語言的格式發(fā)器有 Apache、IIS（Internet Information Server）、Tomcat 等，，數(shù)數(shù)據(jù)并上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與 Web 服務(wù)器進行數(shù)據(jù)通信，常、Oracle、Access 等。結(jié)合 Web 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)通常采務(wù)器 +SQL Server 數(shù)據(jù)庫、ASP 技術(shù)+IIS 服務(wù)器+SQL Server e 服務(wù)器+Oracle 數(shù)據(jù)庫的組合[19-21]，這三種組合是 Web 開發(fā)中發(fā)大型的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

從而實現(xiàn)對現(xiàn)場工況的實時監(jiān)控如圖 2.1 所示。因可以與 PLC 進行通信，也可以與其他儀器和儀表進行的分析對比，選用嵌入式 Web 服務(wù)器來實現(xiàn)工業(yè)自動成本較低，開發(fā)難度不高，且結(jié)構(gòu)靈活，有利于功能圖 2.1 傳統(tǒng)工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽鞠到y(tǒng)M 板和現(xiàn)場設(shè)備組成的 RS485 通信網(wǎng)絡(luò)，一個是 AR網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)（包括有線和無線兩種方式）。由于 ARM 器等儀器儀表進行通信，而這些設(shè)備絕大多數(shù)都帶有于 RS485 通信最高傳輸速率有 10Mbps，其通信距離過中繼器延長通信距離，一個 RS485 通信網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不6 個節(jié)點的通信，抗干擾性能較強，在工業(yè)現(xiàn)場，RS48
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP277

【參考文獻】

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本文編號：2537652