發(fā)布時間：2022-08-08 14:08

　　隨著工業(yè)4.0時代的到來,越來越多傳統(tǒng)工業(yè)向數(shù)字化邁進,其中數(shù)字化生產(chǎn)車間成為了工廠建設(shè)的重要一環(huán)。通過使用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)使工廠設(shè)備和系統(tǒng)實現(xiàn)自動化,從而促進了傳統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展。但是由于設(shè)備供應(yīng)商、設(shè)備類型和自動化級別的差異,使得工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備具有多種硬件接口和通信協(xié)議,增加了數(shù)字化車間設(shè)備之間互聯(lián)互通的難度。本文基于以上問題,并結(jié)合國內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀以及工控PLC領(lǐng)域的研究進展,對工業(yè)數(shù)字化車間互聯(lián)互通的目前需求設(shè)計了解決方案,提出了一種數(shù)字化車間設(shè)備之間互聯(lián)互通的關(guān)鍵技術(shù),該技術(shù)包括四個模塊:基于現(xiàn)場級設(shè)備數(shù)據(jù)采集模塊,串口/網(wǎng)絡(luò)多協(xié)議通信模塊,內(nèi)置OPC UA服務(wù)器的嵌入式設(shè)備以及基于WCF框架的OPC UA客戶端。數(shù)據(jù)采集模塊中首先分析工業(yè)常用協(xié)議Modbus RTU/TCP和Profibus DP協(xié)議幀結(jié)構(gòu)和通信過程,利用梯形圖和C語言分別在PLC和服務(wù)器上實現(xiàn)協(xié)議的主/從站程序。使用MATLAB編寫主成分分析程序?qū)⒆畛踹x擇的十個特征屬性降維成相關(guān)性較低的七個特征屬性,包括協(xié)議幀長度、功能碼、功能碼長度、標(biāo)志位、設(shè)備地址、寄存器地址、校驗位校驗方式七個特征,然后將上述七個特征,基于... 

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 本課題的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 課題主要研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
第2章 關(guān)鍵技術(shù)概述及需求分析
    2.1 工業(yè)通信協(xié)議
        2.1.1 ModBus協(xié)議
        2.1.2 Profibus協(xié)議
        2.1.3 HART協(xié)議
        2.1.4 Ethernet/IP協(xié)議
        2.1.5 POWERLINK協(xié)議
        2.1.6 Profinet協(xié)議
        2.1.7 Devicenet協(xié)議
        2.1.8 InterBus協(xié)議
    2.2 數(shù)字化車間PLC互聯(lián)互通關(guān)鍵技術(shù)需求分析
第3章 PLC互聯(lián)互通關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計
    3.1 總體架構(gòu)設(shè)計
    3.2 嵌入式設(shè)備技術(shù)參數(shù)
    3.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.4 服務(wù)端設(shè)計
        3.4.1 數(shù)據(jù)采集模塊
        3.4.2 多協(xié)議通訊模塊
        3.4.3 OPC UA服務(wù)器
    3.5 客戶端設(shè)計
        3.5.1 WCF框架
        3.5.2 客戶端與服務(wù)集
        3.5.3 客戶端與數(shù)據(jù)庫通信模型
第4章 PLC互聯(lián)互通關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)
    4.1 PLC配置
    4.2 服務(wù)器端實現(xiàn)
        4.2.1 數(shù)據(jù)采集程序?qū)崿F(xiàn)
        4.2.2 多協(xié)議動態(tài)識別算法
        4.2.3 OPC UA服務(wù)器實現(xiàn)
    4.3 OPC UA客戶端實現(xiàn)
        4.3.1 基于WCF框架的OPC UA客戶端
        4.3.2 OPC UA客戶端程序
第5章 實驗驗證與測試
    5.1 測試環(huán)境
    5.2 功能測試
        5.2.1 設(shè)備配置模塊測試
        5.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊測試
        5.2.3 OPC UA服務(wù)器模塊測試
        5.2.4 OPC UA客戶端模塊測試
    5.3 性能測試
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 本文總結(jié)
    6.2 不足與展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于SDK嵌入式OPCUA服務(wù)器設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 趙艷領(lǐng),閆曉風(fēng),劉丹.  制造業(yè)自動化. 2017(01)
[2]串口到以太網(wǎng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 唐琳,廖先莉,程皓.  電子世界. 2016(14)
[3]基于STM32的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)多串口透傳模塊設(shè)計[J]. 趙智增,馮春鵬.  山西電子技術(shù). 2016(02)
[4]RS-485總線以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置研究[J]. 鞏全成,吳亞鋒,李江紅.  計算機工程. 2012(22)
[5]基于嵌入式Linux的Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 樓蔚松,廖任秀,唐金花.  金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報. 2007(06)

碩士論文
[1]嵌入式實時通信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 張睿.南京大學(xué) 2018
[2]支持OPC UA功能的工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 寧懿.北京交通大學(xué) 2018
[3]OPC UA客戶端訪問與測試功能研究及開發(fā)[D]. 李金亮.華北電力大學(xué)（北京） 2011



本文編號：3671652