基于ARM的工业Web监控系统研究与实现

发布时间：2019-09-18 18:38

【摘要】：随着工业自动化的不断发展,工业现场对于监控系统的要求越来越高,各种先进的计算机技术、传感技术、通信技术越来越多的出现在工业现场。工业现场通常采用触摸屏或电脑来实现工业生产线的可视化监控,这种基于C/S模式的监控系统应用较为广泛,而基于B/S模式的监控系统凭借其优势开始逐渐应用于智能家居、远程医疗、农业、电力系统等场合。在此,本文提出了一种应用于工业自动化的Web监控系统,并根据实际需求进行研究与实现。首先研究了工业现场常用的通信网络和监控系统的软件模式,分析对比三种基于B/S模式的监控系统,并选择嵌入式Web服务器来实现工业Web监控系统。通过分析工业Web监控系统的需求,明确了系统需要实现的监控功能、历史数据存储和查询功能以及对系统实时性和安全性的考虑,并根据需求设计系统总体方案。以S3C2440处理器为核心,设计工业Web监控系统ARM板的相关硬件电路,包括基础功能模块、存储模块以及通信模块。然后在ARM板上移植嵌入式Linux操作系统,包括Bootloader、Linux内核及根文件系统的移植。根据系统需要使用的设备设计并移植了RS485驱动、DM9000网卡设备驱动、USB HOST驱动及RT3070 Wi-Fi驱动,完成了SQLite数据库和Boa服务器的移植,并实现SQLite的访问,将RS485通信读取的数据存储到数据库中,编写CGI程序实现Boa服务器与SQLite数据库的连接。历史数据对于工业监控系统具有重要的作用,考虑到嵌入式系统的存储空间有限,本文将采用数据压缩算法来处理历史数据。本文首先对有损压缩算法中常用的SDT算法和DP算法进行分析和对比,得出SDT算法更适合用于本系统历史数据的压缩。然后对SDT算法进行改进和性能分析,改进后的SDT算法压缩效果获得了较大的提升,且压缩时间和平均误差只有较少的增长。最后,对比分析常用的无损压缩算法,并选择综合性能最优的LZW算法,完成对历史数据的二次压缩。数据压缩算法的应用不仅减轻了Web服务器的负担,也起到数据加密的作用,保障了存储在SD卡中历史数据的安全性。最后将本系统应用于钢丝热处理生产线,完成ARM板与现场S7-200 PLC的MODBUS RTU通信,设计了钢丝热处理Web监控网页,实现对现场相关设备数据的Web监控及历史数据或曲线的查询。同时在系统中加入了Linux多线程技术,保障了系统的实时性。实践证明该系统工作稳定可靠,可以满足Web监控的需求。
【图文】：

流程图,数据库访问,流程,动态网页技术

结构的远程监控系统中，Web 浏览器通过网页完成与用户的交经无法满足工业监控的要求，这就需要动态网页技术通过 We数据实时地生成 Web 页面。早期的动态网页技术主要采用 CGI如今主流的动态网页技术有 PHP、ASP、JSP[18]。如图 1.2 所通过 HTTP（超文本传输协议）协议将信息发送至 Web 服务器主机通信接口进行监控，以数据库的中间件和接口技术为基础序（如 HTML、XML 等）和数据库的连接，发送 SQL 命令给令执行的结果，以 HTML 代码格式或相应的脚本语言的格式发器有 Apache、IIS（Internet Information Server）、Tomcat 等，，数数据并上传至数据库服务器与 Web 服务器进行数据通信，常、Oracle、Access 等。结合 Web 数据库技术的监控系统通常采务器 +SQL Server 数据库、ASP 技术+IIS 服务器+SQL Server e 服务器+Oracle 数据库的组合[19-21]，这三种组合是 Web 开发中发大型的远程监控系统。

功能图,监控系统,工业,总体结构

从而实现对现场工况的实时监控如图 2.1 所示。因可以与 PLC 进行通信，也可以与其他仪器和仪表进行的分析对比，选用嵌入式 Web 服务器来实现工业自动成本较低，开发难度不高，且结构灵活，有利于功能图 2.1 传统工业监控系统结构图控系统中的通信网络承担着数据传输的功能，本系统M 板和现场设备组成的 RS485 通信网络，一个是 AR网通信网络（包括有线和无线两种方式）。由于 ARM 器等仪器仪表进行通信，而这些设备绝大多数都带有于 RS485 通信最高传输速率有 10Mbps，其通信距离过中继器延长通信距离，一个 RS485 通信网络根据不6 个节点的通信，抗干扰性能较强，在工业现场，RS48
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP277

【参考文献】