基于MQTT协议的重组竹生产监控管理系统的设计与实现

发布时间：2020-09-17 09:17

　　重组竹作为一种竹材人造板,凭借着原材料价格低廉和物理性能优异的特点,广泛应用在建筑、家具、公路护栏和风力发电等行业。近年来,随着经济的发展和国家禁止采伐天然林等政策的出台,重组竹的市场需求也愈来愈大,但是现有的重组竹热压成型生产线存在着自动化水平参差不齐和信息化管理手段欠缺的问题。因此,设计和开发适用于重组竹热压成型生产线的生产监控管理系统对重组竹生产企业提高生产效率和降低生产管理成本具有重要意义。本课题源于某机械公司重组竹热压成型生产线的现代化升级改造项目,针对该生产线自动化程度低和管理方式落后的问题,设计并开发了基于MQTT协议的重组竹生产监控管理系统。本文的主要研究内容及所做工作如下:1.根据实际的需求分析情况和现场调研结果,经过技术对比之后,提出了系统的总体设计方案,将该系统划分为现场控制系统和远程监控管理系统两个子系统,并设计了两个子系统框架结构。2.根据重组竹热压成型生产线的生产工艺流程及控制需求,提出了基于PLC和组态王的现场控制系统的设计方案。现场控制系统主要由PLC控制系统和现场上位机两部分组成。采用西门子PLC及扩展模块作为控制器,完成了PLC控制程序和通讯程序的编写及电气原理图绘制;采用组态王,完成了现场上位机的监控设计,实现了生产过程的可视化,满足了现场工作人员的工作需求。3.为了保证现场控制系统和远程监控管理系统之间实时、稳定、可靠的数据传输,设计了一种采用MQTT代理服务器和Kafka消息系统负责消息路由及数据采集的数据交互方案。4.根据生产管理需求,设计并建立了远程监控管理系统。远程监控管理系统采用MySQL作为系统的数据库,采用Nginx服务器和uWSGI服务器作为系统的Web服务器,以Django设计了后端框架,以Bootstrap框架和AJAX技术开发系统Web界面。该系统具有用户登录管理、设备管理、实时监测、历史曲线显示、数据报表和报警显示等功能。设计的重组竹生产监控系统已在某重组竹生产企业投入使用,系统运行稳定,用户反馈良好。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP311.52;TS653
【部分图文】：

浏览器,服务器,模式,数据库服务器

２．邋Ｂ／Ｓ模式逡逑Ｂ／Ｓ模式也称为浏览器／服务器模式，使用三层软件结构，即为浏览器、Ｗｅｂ逡逑服务器和数据库服务器［２（）］，其软件结构如图２－２所示。Ｂ／Ｓ模式下，客户端通常逡逑使用浏览器软件，其基本的使用流程为：用户通过浏览器输入Ｗｅｂ服务器端ＵＲＬ逡逑（Ｕｎｉｆｏｒｍ邋Ｒｅｓｏｕｒｃｅ邋Ｌｏｃａｔｏｒ，统一资源定位符），浏览器根据ＵＲＬ向Ｗｅｂ服务器逡逑发送ＨＴＴＰ服务请求；Ｗｅｂ服务器响应浏览器的请求，搜索匹配对应的资源和资逡逑源文件，涉及到数据的事务由数据库服务器处理；Ｗｅｂ服务器将处理结果反馈给逡逑浏览器；浏览器显示反馈的结果。逡逑客户端逦Ｗｅｂ服务器逦数据库服务器逡逑逦逦Xu逦逦￣２逡逑＾——Ｉ邋邋逦－ｌｌＰｊ逡逑ｉｂａａｓａ｜逦ｌｉ．逦丨ｇ逡逑业务｜逦业务逦业务逡逑功能｜逦功能逦功能逡逑Ｍ邋处理咖逡逑图２－２邋Ｂ／Ｓ模式软件结构逡逑在Ｂ／Ｓ模式下，服务器承担了更多的工作负载，最大程度减少浏览器端事物，逡逑使得浏览器只需要完成与用户交互的任务。这使得系统的维护升级和人员培训的逡逑成本大大降低。除此之外，在此模式下，用户可以跨平台使用系统。逡逑通过上述分析，Ｂ／Ｓ模式比Ｃ／Ｓ模式更具有优势。本文决定采用Ｂ／Ｓ模式软逡逑件结构设计重组竹生产监控管理系统。逡逑１１逡逑

浏览器,服务器,数据库服务器,统一资源定位符

显示逻辑／N娢翊砺呒问菘猓荽砺撸垮义贤迹玻卞澹茫幽Ｊ饺砑峁瑰义希玻澹拢幽Ｊ藉义希拢幽Ｊ揭渤莆榔鳎衿髂Ｊ剑褂萌闳砑峁梗次榔鳌ⅲ祝澹忮义戏衿骱褪菘夥衿鳎郏玻ǎ荩淙砑峁谷缤迹玻菜尽＃拢幽Ｊ较拢突Ф送ǔｅ义鲜褂娩榔魅砑浠镜氖褂昧鞒涛河没ü榔魇淙耄祝澹夥衿鞫耍眨遥体义希ǎ眨睿椋妫铮颍礤澹遥澹螅铮酰颍悖邋澹蹋铮悖幔簦铮颍骋蛔试炊ㄎ环榔鞲荩眨遥滔颍祝澹夥衿麇义戏⑺停龋裕裕蟹袂肭螅唬祝澹夥衿飨煊︿榔鞯那肭螅阉髌ヅ涠杂Φ淖试春妥叔义显次募婕暗绞莸氖挛裼墒菘夥衿鞔恚唬祝澹夥衿鹘斫峁蠢「义箱榔鳎讳榔飨允痉蠢〉慕峁ｅ义峡突Ф隋危祝澹夥衿麇问菘夥衿麇义襄五蝀u逦逦￣２逡逑＾——Ｉ邋邋逦－ｌｌＰｊ逡逑ｉｂａａｓａ｜逦ｌｉ．逦丨ｇ逡逑业务｜逦业务逦业务逡逑功能｜逦功能逦功能逡逑Ｍ邋处理咖逡逑图２－２邋Ｂ／Ｓ模式软件结构逡逑在Ｂ／Ｓ模式下，服务器承担了更多的工作负载，最大程度减少浏览器端事物，逡逑使得浏览器只需要完成与用户交互的任务。这使得系统的维护升级和人员培训的逡逑成本大大降低。除此之外

重组竹,生产监控,管理系统,结构模型

２．５系统整体框架结构设计逡逑根据系统应用技术分析与选择的结论，本文设计的重组竹生产监控管理系统逡逑所采用的结构模型为“现场终端－服务器－客户端”，如图２－３所示。逡逑特网逦＾逡逑现场终端逦服务器逦客户端逡逑图２－３重组竹生产监控管理系统结构模型逡逑在图２－３所示的系统结构模型中，现场终端指的是现场控制系统，其主要负逡逑责重组竹生产的手动控制、自动控制、数据采集及数据上传。其中现场控制系统逡逑的数据上传是通过无线通信模块传输服务器。逡逑在图２－３所示的系统结构模型中，服务器即为远程监控管理系统，其主要包逡逑括Ｗｅｂ服务器、数据库服务器、消息队列服务器和ＭＱＴＴ邋Ｂｒｏｋｅｒ。服务器负责逡逑个数据的接收、存储、处理和转发，是系统的数据存储分析中心。服务器与现场逡逑终端之间采用点对点的连接传输，即现场控制系统采集到现场的数据通过ＲＳ４８５逡逑串口传输到无线通信模块，无线通信模块通过因特网链接到远程监控管理系统，逡逑１５逡逑

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