智能工厂与后台数据服务平台的设计

发布时间：2017-06-01 13:14

  本文关键词：智能工厂与后台数据服务平台的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：互联网与物联网的发展,为企业实现智能工厂提供了技术基础。智能工厂就是基于工业4.0模式,将互联网技术、信息化技术、自动化技术进行融合,基于车间传感网络实现生产的智能化、远程化、实时化、信息化管理。在工控领域,基于嵌入式工控、数据采集和通信一体化终端机的工厂智能化和后台服务的应用需求日益明显,智能工厂的实现要依托车间联网和远程监控,后台数据服务有利于实现企业生产过程的智能化与信息化管理。研究工业车间联网与远程监控、后台数据服务对现代企业有着深远的意义。本文以智能工厂与后台数据服务平台的设计为课题,通过研究课题背景与意义以及国内外研究现状,结合对塑料挤出机监控改造项目的需求分析与性能体现,提出了本文的设计方案,即主要从车间联网、现场级监控软件、后台数据服务平台三个模块来进行设计与实现。针对车间联网,提出了串口与网口两种车间联网方式。基于串口的车间联网采用CAN总线实现一个车间内多台串口嵌入式终端机的联网与布线,通信协议为ModbusRT U协议,多个车间生产线的联网采用以太网络,协议为TCP/IP。基于网口的车间联网采用以太网络直接将嵌入式终端机接入网络,通信协议为ModbusTCP协议。不但提高了车间联网的健壮性,而且也解决了车间高温、强电磁干扰等恶劣环境因素对数据传输不稳定的影响。针对现场级监控软件的设计,结合C/S结构,采用VC++语言和MFC框架开发,采用Modbus协议实现了串口通讯与网口通讯功能,采用ADO程序对象实现了数据上传至数据中心,采用多线程编程技术解决了多任务多界面的处理,采用多定时器实现监控数据的周期性查询与解析,采用加权平均算法实现参数的优化控制,实现了生产线各温度节点、电机节点、电能表节点的集中监控,提高了监控的实时性和车间智能化程度。后台数据服务平台采用JAVA语言编写,软件为B/S结构,采用ECS实例为软件系统提供运行环境,采用Spring框架编写后台控制器与业务逻辑,采用Hibernate实现对数据库的访问与事务管理,采用ExtJS编写前端页面框架与界面显示功能。数据存储于RDS实例提供MySQL数据库中。实现了系统管理、生产统计、设备状态监测、生产信息管理、数据存储等功能,提高了后台数据计算能力,解决传统软件结构耦合严重,不利于系统扩展,并且升级成本高、周期长等缺点。最后对本文进行了总结,并提出了下一步展望建议。通过对智能工厂与后台数据服务平台的设计与实现,为生产设备及车间联网与远程监控和企业信息化管理方式提供了一个可应用和借鉴的方案,为工业控制软件的体系结构提供了一个全新的设计思路。
【关键词】：Modbus 监控软件 MFC 数据服务平台 Spring
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB49;TP311.52
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• Contents11-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 本文的研究背景与意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 国外研究现状16
• 1.2.2 国内研究现状16-18
• 1.3 本文研究的主要内容18
• 1.4 论文的组织结构18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 系统整体设计方案20-26
• 2.1 系统需求分析20-23
• 2.1.1 现场级监控需求分析20-21
• 2.1.2 车间联网需求分析21
• 2.1.3 后台数据服务平台需求分析21-23
• 2.2 系统设计整体架构23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 车间联网的设计26-40
• 3.1 车间联网架构设计26-28
• 3.2 基于串口的车间联网28-34
• 3.2.1 ModbusRTU协议28-30
• 3.2.2 硬件部署30-31
• 3.2.3 软件设置31-34
• 3.3 基于网口的车间联网34-39
• 3.3.1 ModbusTCP协议35-36
• 3.3.2 硬件部署36-38
• 3.3.3 软件设置38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 现场级监控软件的设计与实现40-63
• 4.1 监控软件整体设计40-43
• 4.2 通讯功能设计43-49
• 4.2.1 通讯流程设计43-45
• 4.2.2 串口通讯实现45-47
• 4.2.3 网口通讯实现47-49
• 4.3 监控功能设计49-56
• 4.3.1 温度参数监控50-52
• 4.3.2 电机参数监控52-54
• 4.3.3 用电量参数监控54-56
• 4.4 上传数据至RDS56-59
• 4.5 参数优化59-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第五章 后台数据服务平台的设计与实现63-92
• 5.1 平台架构设计63-65
• 5.2 ECS资源部署65-68
• 5.3 数据库的设计68-71
• 5.4 前端框架实现71-73
• 5.5 后台框架实现73-77
• 5.5.1 依赖注入73-76
• 5.5.2 事务管理76-77
• 5.6 系统管理实现77-79
• 5.7 生产统计实现79-82
• 5.8 设备状态监测实现82-87
• 5.9 生产信息管理实现87-89
• 5.10 性能测试89-91
• 5.11 本章小结91-92
• 总结与展望92-94
• 1 总结92-93
• 2 展望93-94
• 参考文献94-97
• 攻读硕士学位期间发表的论文97-99
• 致谢#@@

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